本申請(qǐng)要求2014年9月4日遞交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.62/045,986的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過引用的方式結(jié)合于此。本申請(qǐng)還要求2015年2月4日遞交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.62/111,745的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過引用的方式結(jié)合于此。本申請(qǐng)還要求2015年4月24日遞交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.62/152,510的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過引用的方式結(jié)合于此。本申請(qǐng)還要求2015年4月24日遞交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.62/152,318的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過引用的方式結(jié)合于此。

引用結(jié)合

以下文獻(xiàn)引入本文以供參考

[1]RFC 2501Mobile Ad hoc Networking(MANET)：Routing Protocol Performance Issues and Evaluation Considerations.

[2]RFC 3626Optimized Link State Routing Protocol(OLSR).

[3]Candès，Emmanuel J；Wakin，Michael B“An Introduction To Compressive Sampling,A sensing/sampling paradigm that goes against the common knowledge in data acquisition”IEEE Signal Processing Magazine，2008年3月.

[4]Blu，Thierry；Dragotti，Pier-Luigi；Vetterli，Martin；Marziliano，Pina；Coulot，Lionel.“Sparse Sampling of Signal Innovations，Theory，algorithms，and performance bounds”IEEE Signal Processing Magazine，2008年3月.

背景技術(shù)：

傳感器網(wǎng)絡(luò)或機(jī)器到機(jī)器(M2M)網(wǎng)絡(luò)可以包括多個(gè)設(shè)備，其能夠捕獲環(huán)境信息、檢測(cè)事件、進(jìn)行測(cè)量任務(wù)并將結(jié)果報(bào)告給網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)、服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)。設(shè)備或傳感器節(jié)點(diǎn)典型地包括至少一個(gè)物理事件傳感器、處理器、存儲(chǔ)器和通信接口來(lái)與其它傳感器或與數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)組件(例如服務(wù)器)通信。典型地，傳感器節(jié)點(diǎn)具有多于一個(gè)的傳感器，每個(gè)傳感器能夠感測(cè)不同的形態(tài)，例如，聲音、光、加速度、聲壓等。傳感器節(jié)點(diǎn)組中的傳感器可按組分派任務(wù)，以處理基于形態(tài)的不同的感測(cè)任務(wù)。將感測(cè)任務(wù)分配給傳感器節(jié)點(diǎn)組提供冗余測(cè)量，并且允許檢測(cè)傳感器測(cè)量的物理事件中的樣式(pattern)。

特別是當(dāng)傳感器網(wǎng)絡(luò)的大小增加時(shí)，管理傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)問題是確保感測(cè)任務(wù)被優(yōu)化分配。將多個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)分配到相同的測(cè)量任務(wù)可能浪費(fèi)昂貴的電池、無(wú)線傳輸帶寬和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算資源。如果節(jié)點(diǎn)彼此靠近并測(cè)量相同的目標(biāo)，或者當(dāng)節(jié)點(diǎn)甚至沒有到達(dá)測(cè)量的感興趣點(diǎn)時(shí)，使用網(wǎng)絡(luò)和傳感器資源可能不是最優(yōu)的。

傳感器網(wǎng)絡(luò)通常通過添加或刪除新的傳感器節(jié)點(diǎn)在大小和復(fù)雜度方面發(fā)展。將新傳感器節(jié)點(diǎn)連接到現(xiàn)有的傳感器網(wǎng)絡(luò)、M2M服務(wù)或網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的應(yīng)用在沒有新設(shè)備關(guān)于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的精確位置信息的情況下可能是有問題的。確保現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)在所需的位置內(nèi)，并且在感興趣點(diǎn)的范圍也是挑戰(zhàn)性的。這在設(shè)備被假定在預(yù)定義位置中的服務(wù)內(nèi)共享計(jì)算、感測(cè)或任何其他任務(wù)時(shí)尤其如此。關(guān)于相對(duì)于已有服務(wù)的其它連接設(shè)備的位置的精確知識(shí)是有用的

在現(xiàn)有的傳感器網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的M2M服務(wù)或應(yīng)用可以廣播關(guān)于在該范圍內(nèi)存在連接性和服務(wù)但是需要連接到設(shè)備的子集的信息。特別是當(dāng)該設(shè)備被認(rèn)為共享網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的預(yù)定義任務(wù)時(shí)，該連接設(shè)備應(yīng)當(dāng)知道其關(guān)于網(wǎng)絡(luò)的預(yù)定義子集的相對(duì)位置。這樣，該節(jié)點(diǎn)可以與網(wǎng)絡(luò)的其它相關(guān)成員分到一組。然而，新設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)的位置信息或兩者可能不可獲得，或者可能是不夠準(zhǔn)確的，尤其是在室內(nèi)條件下。

在無(wú)線移動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)中的鄰居發(fā)現(xiàn)通?；谕ㄐ判诺赖目捎眯?。在這樣的網(wǎng)絡(luò)中，鄰居基于傳輸信道能力被定義。然而，當(dāng)考慮在測(cè)量范圍中檢測(cè)環(huán)境和物理事件的傳感器網(wǎng)絡(luò)任務(wù)時(shí)，僅僅存在通信信道不一定是定義鄰居的充分條件。當(dāng)節(jié)點(diǎn)的連接性鄰近可以是全球范圍時(shí)，這在涉及基于集中的基礎(chǔ)設(shè)施的網(wǎng)絡(luò)(例如蜂窩網(wǎng)絡(luò))的情況中尤其如此。

許多基于位置的服務(wù)尤其是在室內(nèi)環(huán)境中需要準(zhǔn)確的位置估計(jì)。例如，商場(chǎng)里導(dǎo)航仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。此外，局部化便攜設(shè)備和工具(例如在醫(yī)院或工廠中)對(duì)運(yùn)作效率和成本管理有重要貢獻(xiàn)。例如，當(dāng)時(shí)時(shí)知道現(xiàn)有設(shè)備的所在之處時(shí)，醫(yī)院可以不需要獲得額外設(shè)備。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)包括彼此連接的多個(gè)獨(dú)立的移動(dòng)設(shè)備。在一示例性實(shí)施方式中，WSN可根據(jù)移動(dòng)ad-hoc網(wǎng)絡(luò)(MANET)協(xié)議被組織。WSN能夠在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)捕獲環(huán)境信息、檢測(cè)事件、進(jìn)行測(cè)量任務(wù)和報(bào)告結(jié)果到專用應(yīng)用接口以及服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)。所捕獲的信息可以被分析用于分類和組織網(wǎng)絡(luò)本身。針對(duì)給定任務(wù)通常進(jìn)行自組織，并利用冗余測(cè)量得到可靠的結(jié)果。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的單獨(dú)的傳感器節(jié)點(diǎn)具有很少的機(jī)會(huì)來(lái)獲得關(guān)于周圍環(huán)境中的總體條件的知識(shí)。因此，該節(jié)點(diǎn)不具有響應(yīng)于所述網(wǎng)絡(luò)操作或環(huán)境優(yōu)化性能的方式。典型地，節(jié)點(diǎn)的主要任務(wù)是從具有給定感測(cè)能力的環(huán)境捕獲數(shù)據(jù)，并且通過網(wǎng)絡(luò)廣播該結(jié)果給網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用接口或數(shù)據(jù)庫(kù)。節(jié)點(diǎn)不一定知道是否有其他節(jié)點(diǎn)共位，并且它們是否實(shí)際測(cè)量相同的事件。節(jié)點(diǎn)不具有關(guān)于網(wǎng)絡(luò)覆蓋內(nèi)的總體網(wǎng)絡(luò)能力、性能、條件和可用形態(tài)的分布的任何知識(shí)。WSN不必具有集中的基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)基于每個(gè)節(jié)點(diǎn)的已知能力分配資源和管理網(wǎng)絡(luò)。

當(dāng)所有的傳感器節(jié)點(diǎn)測(cè)量相同的物理事件并通過網(wǎng)絡(luò)向數(shù)據(jù)庫(kù)傳送該信息時(shí)，WSN會(huì)浪費(fèi)資源。每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)可以例如根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議通過網(wǎng)絡(luò)通信。在一示例性實(shí)施方式中，傳感器節(jié)點(diǎn)根據(jù)優(yōu)化鏈路狀態(tài)路由(OLSR)協(xié)議進(jìn)行通信。因此，進(jìn)行測(cè)量任務(wù)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)增加了傳輸帶寬要求，因?yàn)樗瑫r(shí)作為用于其他節(jié)點(diǎn)捕獲的數(shù)據(jù)的接收機(jī)和發(fā)射機(jī)。

在傳感器網(wǎng)絡(luò)或M2M服務(wù)中的傳感器故障在工業(yè)應(yīng)用中會(huì)產(chǎn)生問題。如果來(lái)自應(yīng)用傳感器的反饋環(huán)路和傳感器網(wǎng)絡(luò)的測(cè)量不準(zhǔn)確可靠，則該過程執(zhí)行差、次優(yōu)化并且甚至可能變得不穩(wěn)定。同樣的問題出現(xiàn)在傳感器網(wǎng)絡(luò)讀數(shù)不同步。傳感器故障引起損耗、干擾、延遲和利潤(rùn)損失。因此，能夠監(jiān)視系統(tǒng)的完整性和盡快檢測(cè)傳感器故障是至關(guān)重要的。然而，這種傳感器故障難以監(jiān)測(cè)，因?yàn)樵撨^程本身也會(huì)導(dǎo)致監(jiān)測(cè)值變化。

在本領(lǐng)域中需要系統(tǒng)和方法來(lái)配置、管理和監(jiān)視傳感器網(wǎng)絡(luò)，其自動(dòng)檢測(cè)傳感器網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的新設(shè)備、使新設(shè)備或傳感器連接到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)分類和組織測(cè)量一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)的設(shè)備，使能節(jié)點(diǎn)自發(fā)現(xiàn)和自組織ad hoc網(wǎng)絡(luò)，以及檢測(cè)并解決傳感器故障。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于以上所述，所描述的方法和系統(tǒng)用于定位、組織和監(jiān)視傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)。在示例性方法中，傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器接收來(lái)自第一傳感器節(jié)點(diǎn)的第一環(huán)境測(cè)量和來(lái)自第二傳感器節(jié)點(diǎn)的第二環(huán)境測(cè)量。第一和第二環(huán)境測(cè)量被比較以確定第一和第二傳感器節(jié)點(diǎn)是否檢測(cè)到共同事件。如果這兩個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到共同事件，則第一和第二傳感器節(jié)點(diǎn)可以被認(rèn)為是共位的、或上下文相關(guān)的、或上下文相似的。

上下文相關(guān)的傳感器節(jié)點(diǎn)可以作為上下文相關(guān)組被分組并監(jiān)視。傳感器節(jié)點(diǎn)上的不同形態(tài)的傳感器可以基于上下文相似性被指派感測(cè)任務(wù)。感測(cè)任務(wù)可以以優(yōu)化使用從傳感器節(jié)點(diǎn)可得的資源而不犧牲所期望的冗余水平的方式被指派。共位或上下文相關(guān)的傳感器節(jié)點(diǎn)還可以提供關(guān)于可以由給定組的上下文相關(guān)的傳感器節(jié)點(diǎn)定義的上下文相似性場(chǎng)(field)的信息。

在閱讀下面的附圖和詳細(xì)描述之后，本發(fā)明的其它設(shè)備、裝置、系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將更明顯。所有這些另外的系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點(diǎn)旨在包括在該描述內(nèi)、包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)并且受所附權(quán)利要求書保護(hù)。

附圖說明

從通過示例方式結(jié)合附圖的以下描述中可以得到更詳細(xì)的理解，下面首先簡(jiǎn)要描述附圖。

圖1A是示出檢測(cè)相同物理事件x(t)的傳感器節(jié)點(diǎn)和現(xiàn)有的傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的連接的示意圖；

圖1B是示出用于確定連接的傳感器節(jié)點(diǎn)是否與傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中的至少一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)上下文相關(guān)的方法的操作的流程圖；

圖2示出了傳感器信號(hào)預(yù)處理的示例，包括在稀疏域中變換感測(cè)的事件的高通濾波；

圖3示出了具有用于高通濾波信號(hào)的值X的閾值函數(shù)的示例；

圖4示出了使用復(fù)變換矩陣進(jìn)行稀疏域信號(hào)處理，然后將信號(hào)進(jìn)行子采樣，并將其轉(zhuǎn)發(fā)到傳輸信道的示例；

圖5示出了在變換域中的壓縮采樣的示例；

圖6示出了示例性實(shí)施，其中M2M網(wǎng)關(guān)接收低采樣速率消息并重構(gòu)時(shí)域稀疏信號(hào)；

圖7示出接收稀疏信號(hào)并重構(gòu)稀疏信號(hào)以執(zhí)行相似性測(cè)量的示例過程；

圖8是示出傳感器信號(hào)事件捕獲的示例的流程圖；

圖9是示出稀疏傳感器信號(hào)事件重構(gòu)的示例的流程圖；

圖10是示出傳感器信號(hào)相似性測(cè)量的示例的流程圖；

圖11是在兩個(gè)重疊的子組中組織的傳感器網(wǎng)絡(luò)的示意圖；

圖12是示出基于上下文相似性的傳感器節(jié)點(diǎn)分配過程的示例的流程圖；

圖13是包括在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)觀測(cè)相同物理事件的一組傳感器的傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的示意圖；

圖14是示出基于上下文相似性分組連接的傳感器并將組映射在一起的示例的示意圖；

圖15是示出基于上下文相似性的傳感器節(jié)點(diǎn)被添加或從感測(cè)任務(wù)移除的示意圖；

圖16是示出基于上下文相似性的傳感器節(jié)點(diǎn)分配過程的另一示例的流程圖；

圖17是示出根據(jù)實(shí)施方式的傳感器網(wǎng)絡(luò)的示意圖，其中上下文分析請(qǐng)求被逐步轉(zhuǎn)發(fā)；

圖18是示出用于通過傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)傳播上下文相似性請(qǐng)求的示例方法的操作的流程圖；

圖19是示出通過傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的相似性請(qǐng)求和回復(fù)消息的示例消息流的消息流程圖；

圖20是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蜕舷挛膱?chǎng)的示例導(dǎo)出的示意圖；

圖21是示出沒有檢測(cè)上下文相似性的上下文分析路徑繼續(xù)的示例的示意圖；

圖22是示出基于得到鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)的知識(shí)構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞氖纠氖疽鈭D；

圖23是示出隨時(shí)間接收到的報(bào)告的數(shù)量的示意圖；

圖24是示出當(dāng)搜索達(dá)到場(chǎng)的邊緣時(shí)“無(wú)相似性”報(bào)告的數(shù)量的示意圖；

圖25是示出檢測(cè)到故障主傳感器的傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的示例的示意圖；

圖26是示出用于檢測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中的故障傳感器節(jié)點(diǎn)的方法的示例操作的流程圖；

圖27是用于以高采樣率檢測(cè)具有高靈敏度傳感器的故障傳感器節(jié)點(diǎn)的示例方法的流程圖；

圖28是示出用于在比較傳感器節(jié)點(diǎn)信號(hào)中包括檢測(cè)時(shí)間偏差的示例方法的操作的流程圖；

圖29是示出用于在檢測(cè)有缺陷的傳感器中包括時(shí)間對(duì)準(zhǔn)的示例方法的操作的流程圖；

圖30是可以在示例實(shí)施中使用的無(wú)線發(fā)射/接收單元的示例的框圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在參考各附圖提供說明性實(shí)施方式的詳細(xì)描述。雖然此描述提供了可能實(shí)現(xiàn)的詳細(xì)示例，但是應(yīng)當(dāng)注意到，所提供的細(xì)節(jié)都旨在舉例，且不以任何方式限制本申請(qǐng)的范圍。

1.傳感器節(jié)點(diǎn)共位(Co-Location)

圖1A是示出了檢測(cè)相同物理事件x(t)106的傳感器節(jié)點(diǎn)102和現(xiàn)有的傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)100的連接的示意圖。圖1A中的示例描繪了傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)100與傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器104通信，其在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)組件上運(yùn)行，該組件具有處理器104a和用于存儲(chǔ)與傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)100相關(guān)的數(shù)據(jù)和用于執(zhí)行傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理功能的指令的存儲(chǔ)介質(zhì)104b。數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)組件可以是例如服務(wù)器或網(wǎng)關(guān)(例如M2M網(wǎng)關(guān))或連接的任何其它網(wǎng)絡(luò)組件，其可以被配置成提供傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)。傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)可以直接在這樣的網(wǎng)絡(luò)組件(即連接的服務(wù)器或網(wǎng)關(guān))上運(yùn)行。數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)組件還可提供到另一個(gè)連接的網(wǎng)絡(luò)組件、基于互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)或云基礎(chǔ)設(shè)施上的服務(wù)的連接。傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器104的示例實(shí)施使用的處理可以包括分布式資源，如分布式處理和分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)資源。在其它實(shí)施方式中，傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)可由操作為網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)的一個(gè)或多個(gè)控制節(jié)點(diǎn)來(lái)提供，但是該控制節(jié)點(diǎn)加入有管理至少部分的傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的能力。

圖1A中的示例示出一情況，其中現(xiàn)有傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)100中的傳感器節(jié)點(diǎn)中的傳感器和連接的傳感器102均在其各自的范圍內(nèi)檢測(cè)到物理事件106?，F(xiàn)有的傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)100由傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器104配置為一組，由此網(wǎng)絡(luò)100中的傳感器節(jié)點(diǎn)是已知的且已經(jīng)被分配感測(cè)任務(wù)。連接傳感器102表現(xiàn)為是未知的或沒有被傳感器網(wǎng)絡(luò)管理器104配置。物理事件x(t)106可以是例如背景噪聲等級(jí)的突然變化、例如拍手的聲音事件、閃光，或傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)100的傳感器節(jié)點(diǎn)被安裝在的結(jié)構(gòu)的加速。圖1A中的連接傳感器102也可以是圖1A中的傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)100以外的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)。在圖1A中所示的示例中，傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器104確定連接傳感器102是否與傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)100中的傳感器節(jié)點(diǎn)上下文相關(guān)。如果連接傳感器102和傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)100中的傳感器節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到相同的物理事件x(t)106，則連接傳感器節(jié)點(diǎn)102與傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)100中的傳感器節(jié)點(diǎn)是上下文相關(guān)的。在圖1A中所示的示例中，上下文相關(guān)的傳感器節(jié)點(diǎn)被認(rèn)為是共位的。為了本公開的目的，傳感器節(jié)點(diǎn)可以是上下文共位的，即使它們不在相同的絕對(duì)位置。共位(co-location)包括由測(cè)量物理事件的特定傳感器的感測(cè)范圍確定的空間范圍。當(dāng)兩個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)中的兩個(gè)傳感器檢測(cè)到相同的物理事件時(shí)，它們處于傳感器節(jié)點(diǎn)可以被認(rèn)為是共位的的范圍內(nèi)。

與傳感器節(jié)點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的共位或上下文相似性或上下文關(guān)系有關(guān)的信息可以用于授權(quán)接入現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)或現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的子集。例如，傳感器節(jié)點(diǎn)可以基于指派的感測(cè)任務(wù)被組織成組或子組。在圖1A中示出的示例中，連接傳感器節(jié)點(diǎn)102可以是尋求將其自身配置為傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)100的成員的新的傳感器節(jié)點(diǎn)。傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)100中的傳感器節(jié)點(diǎn)可以被視為是參考傳感器節(jié)點(diǎn)，或?yàn)閭鞲衅鞴?jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器104所知的傳感器節(jié)點(diǎn)。參考傳感器節(jié)點(diǎn)由于配置過程或者由于通過檢查以確定其是否檢測(cè)共同事件而已經(jīng)被確定是上下文相關(guān)的可以是已知的。參考傳感器節(jié)點(diǎn)還可以被指派給傳感器節(jié)點(diǎn)的組或子組。參照?qǐng)D1A，如果連接傳感器節(jié)點(diǎn)102和參考傳感器節(jié)點(diǎn)是上下文共位的或檢測(cè)到共同事件，則該傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器104將將連接傳感器節(jié)點(diǎn)102添加到網(wǎng)絡(luò)100，或添加到參考節(jié)點(diǎn)所屬的組或子組。

可以通過以下來(lái)確定傳感器節(jié)點(diǎn)之間的上下文相似性：使用每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)中的傳感器取得的環(huán)境測(cè)量，將該環(huán)境測(cè)量傳送給傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器104并對(duì)該環(huán)境測(cè)量進(jìn)行比較。環(huán)境測(cè)量是數(shù)據(jù)元素，其表示從檢測(cè)相應(yīng)物理事件生成的傳感器信號(hào)。環(huán)境測(cè)量可以是表示以給定采樣率采樣的信號(hào)的數(shù)字采樣的集合的形式、或信號(hào)電平的形式、或?qū)?yīng)于使用的傳感器的任意其他合適的形式。在一些實(shí)施方式中，用于檢測(cè)物理事件106的環(huán)境測(cè)量被處理以生成以表示傳感器何時(shí)捕獲環(huán)境內(nèi)的上下文事件的瞬態(tài)的形式的環(huán)境測(cè)量。例如，事件可被記錄為由例如時(shí)域脈沖組成的稀疏表示。下面參考圖2至圖7來(lái)描述事件捕獲、預(yù)處理和傳輸環(huán)境測(cè)量至傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器104的示例實(shí)施。

兩個(gè)不同的傳感器節(jié)點(diǎn)的環(huán)境測(cè)量可被比較以確定環(huán)境測(cè)量是否包括共同事件的檢測(cè)，并使用該比較以確定兩個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)是否共位。圖1B是示出用于確定兩個(gè)傳感器是否共位108的方法的流程圖。參考圖1A和1B，在步驟110，傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器104從第一傳感器節(jié)點(diǎn)102接收稀疏表示的第一環(huán)境測(cè)量。在步驟112，傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器104從第二傳感器節(jié)點(diǎn)(例如網(wǎng)絡(luò)100中的傳感器節(jié)點(diǎn))接收稀疏表示的第二環(huán)境測(cè)量。在判定框114，第一環(huán)境和第二環(huán)境測(cè)量測(cè)量進(jìn)行比較，以便確定第一和第二環(huán)境測(cè)量是否包括共同事件的檢測(cè)，例如，圖1A中的物理事件x(t)106。傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器104基于第一和第二環(huán)境測(cè)量包括共同事件的檢測(cè)識(shí)別第一傳感器節(jié)點(diǎn)102相對(duì)于第二傳感器節(jié)點(diǎn)的位置。如果在判定框114，確定共同事件被檢測(cè)到，則在步驟116第一傳感器和第二傳感器確定共位。如果傳感器節(jié)點(diǎn)的位置是已知的，則第一傳感器節(jié)點(diǎn)的位置可被記錄為第二傳感器節(jié)點(diǎn)的位置。在步驟119，第二傳感器節(jié)點(diǎn)的位置可被傳送到第一傳感器節(jié)點(diǎn)以存儲(chǔ)為其自己的位置。在一些實(shí)施方式中，第一傳感器節(jié)點(diǎn)102的環(huán)境測(cè)量可以與網(wǎng)絡(luò)100中的其他傳感器節(jié)點(diǎn)的環(huán)境測(cè)量進(jìn)行比較，且網(wǎng)絡(luò)100中的其他傳感器節(jié)點(diǎn)的環(huán)境測(cè)量可以彼此進(jìn)行比較以監(jiān)視傳感器節(jié)點(diǎn)的上下文相似性。

如果在判定框114，比較得到確定第一和第二傳感器節(jié)點(diǎn)沒有檢測(cè)到共同事件，則在步驟118傳感器節(jié)點(diǎn)被視為沒有共位。第一傳感器節(jié)點(diǎn)可以繼續(xù)傳送環(huán)境信息到可以正控制足夠接近上下文相關(guān)的其它傳感器節(jié)點(diǎn)的其它傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器。

在一些實(shí)施方式中，圖1A中的管理傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)100的該傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器104可以執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)100中的傳感器節(jié)點(diǎn)的連續(xù)上下文相似性檢查。例如，網(wǎng)絡(luò)100中的傳感器節(jié)點(diǎn)可以被編程，或指示繼續(xù)傳送環(huán)境測(cè)量給傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器104。該傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器104可以繼續(xù)執(zhí)行用于網(wǎng)絡(luò)100中的傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)的圖1B中的方法108，并維持對(duì)網(wǎng)絡(luò)100中的傳感器節(jié)點(diǎn)的上下文相似性測(cè)量。如果與最近被驗(yàn)證與網(wǎng)絡(luò)100中的其他傳感器節(jié)點(diǎn)是上下文相關(guān)的另一傳感器節(jié)點(diǎn)比較的傳感器節(jié)點(diǎn)被確定與該驗(yàn)證的傳感器節(jié)點(diǎn)缺少上下文相似性，則其可以從網(wǎng)絡(luò)被移除。在這樣的實(shí)施中，網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)可以操作為參考傳感器節(jié)點(diǎn)，由此(圖1A中的)第一傳感器節(jié)點(diǎn)102的環(huán)境測(cè)量與相應(yīng)多個(gè)參考傳感器節(jié)點(diǎn)生成的多個(gè)參考環(huán)境測(cè)量進(jìn)行比較。網(wǎng)絡(luò)100中的該組參考傳感器節(jié)點(diǎn)不需要包括網(wǎng)絡(luò)100中的所有傳感器節(jié)點(diǎn)。在一些示例中，該傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器104可以指定網(wǎng)絡(luò)100中的傳感器節(jié)點(diǎn)的子集作為參考傳感器節(jié)點(diǎn)來(lái)操作。另外，在包括具有多于一個(gè)傳感器的傳感器節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中，傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器104可以指定來(lái)自每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的特定傳感器作為參考傳感器來(lái)操作。

應(yīng)當(dāng)注意，使用圖1B中所示的方法以及在此處描述的其它方法，作為稀疏表示的事件比較、瞬態(tài)和姿態(tài)甚至可以使用不同傳感器形態(tài)(modality)在傳感器之間被執(zhí)行。例如，一個(gè)設(shè)備可記錄音頻，而另一個(gè)可以只有一個(gè)加速度計(jì)。在這種情況下，事件姿態(tài)可以是從振動(dòng)物體發(fā)出的音頻事件。一個(gè)設(shè)備可以用麥克風(fēng)檢測(cè)事件，而不同的設(shè)備可以用加速度計(jì)檢測(cè)到同一事件。在稀疏域中的比較可以允許識(shí)別聲音和加速度歸于同一事件。聲壓級(jí)的突發(fā)事件也可以用加速度計(jì)傳感器觀察到。

A.上下文相似性測(cè)量

1.捕獲事件

在實(shí)施方式中，傳送環(huán)境測(cè)量作為稀疏表示，生成環(huán)境測(cè)量的傳感器節(jié)點(diǎn)中的傳感器開始于通過每個(gè)傳感器的感測(cè)功能生成信號(hào)。該信號(hào)通常由傳感器節(jié)點(diǎn)以規(guī)則的采樣頻率被采樣并轉(zhuǎn)換到數(shù)字域。雖然實(shí)際信息內(nèi)容通常小于給定采樣頻率將表示的，但是時(shí)域信號(hào)在不丟失信息的情況下一般不能以較低的速率被采樣。因此，為了實(shí)現(xiàn)壓縮感測(cè)，該信號(hào)可以被轉(zhuǎn)換成適合于稀疏表示的域。正弦諧波組成的信號(hào)例如可以在時(shí)間-頻率變換域中十分有效地表示為稀疏脈沖串。然后可以使用例如使用數(shù)字傅里葉變換(DFT)變換的信號(hào)來(lái)執(zhí)行壓縮感測(cè)。

如果所檢測(cè)的事件是時(shí)域瞬態(tài)，簡(jiǎn)單的高通濾波去除不必要的數(shù)據(jù)。由于訪問方法僅關(guān)注連接設(shè)備和現(xiàn)有的傳感器網(wǎng)絡(luò)是否同時(shí)檢測(cè)到該事件，因此不需要捕獲關(guān)于信號(hào)的更多細(xì)節(jié)。記錄僅僅瞬態(tài)事件足矣。圖2示出了使用高通濾波器120提取關(guān)于事件的相關(guān)信息的傳感器信號(hào)預(yù)處理。物理事件x(t)經(jīng)高通濾波器120處理以生成稀疏事件x(t)。此外，可以用閾值函數(shù)來(lái)處理輸出。圖3示出了具有用于高通濾波信號(hào)的值X的閾值函數(shù)122的示例。當(dāng)濾波的信號(hào)超過預(yù)定水平X時(shí)，該輸出被激活。在一些實(shí)施方式中，可以應(yīng)用自適應(yīng)閾值函數(shù)。圖3的閾值X可以例如具有給定分析窗口中的傳感器信號(hào)方差的兩倍的值。結(jié)果是稀疏的時(shí)域信號(hào)，攜帶僅關(guān)于事件開始和停止時(shí)間的信息。在稀疏域中表示的來(lái)自不同傳感器的事件可以很容易地彼此進(jìn)行比較。

在一些實(shí)施方式中，所形成的稀疏信號(hào)被歸一化。可替換地，稀疏信號(hào)中的每個(gè)時(shí)域脈沖依據(jù)脈沖的符號(hào)可被指派值1或-1，或者信號(hào)電平可以被歸一化，以使得信號(hào)的內(nèi)積是1。

例如圖1所示的該傳感器網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行聲發(fā)射的波束成形。由于具有已知節(jié)點(diǎn)位置的傳感器網(wǎng)絡(luò)可以被排列為麥克風(fēng)陣列，該網(wǎng)絡(luò)可以捕獲非常詳細(xì)的主要(prevailing)上下文的位置估計(jì)。

2.稀疏事件傳輸

捕獲的稀疏事件被傳送到服務(wù)器或其他上下文分析實(shí)體，例如圖1A中的傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器104，其進(jìn)行相似度檢查。該傳輸優(yōu)選地以有效的方式進(jìn)行以限制進(jìn)行相似性檢查所需的資源。

3.稀疏事件處理

在一些實(shí)施方式中，稀疏事件與預(yù)定義的感測(cè)矩陣相乘。該感測(cè)矩陣將稀疏信號(hào)變換成適合于稀疏表示的形式。在這種情況下，有利的是，例如應(yīng)用復(fù)域變換矩陣。變換域信號(hào)隨后以明顯更低采樣率被重新采樣。圖4示出了這個(gè)過程。圖4示出了稀疏域信號(hào)130與復(fù)變換矩陣132相乘，然后在134將該信號(hào)進(jìn)行子采樣，并且在136將其轉(zhuǎn)發(fā)到傳輸信道。變換的稀疏信號(hào)133通過例如采用隨機(jī)采樣耦合在134處被子采樣。應(yīng)當(dāng)注意雖然選擇是隨機(jī)的，但是在之后重構(gòu)階段可以使用該選擇機(jī)制。

4.壓縮感測(cè)方法

壓縮感測(cè)方法允許使用比奈奎斯特采樣定理提出的少得多的樣本來(lái)重構(gòu)輸入信號(hào)。當(dāng)捕獲和處理進(jìn)來(lái)的數(shù)據(jù)樣本的子集時(shí)，壓縮感測(cè)協(xié)議使用該輸入數(shù)據(jù)的稀疏表示。信息速率從而大大低于實(shí)際的奈奎斯特采樣速率。在重構(gòu)階段，當(dāng)感測(cè)方法是已知的時(shí)可以例如使用數(shù)值優(yōu)化法來(lái)恢復(fù)壓縮的采樣數(shù)據(jù)。

壓縮感測(cè)的一個(gè)好處是它允許傳感器在捕獲側(cè)以低數(shù)據(jù)速率感測(cè)同時(shí)在操作傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器104(圖1A中)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)組件處使用計(jì)算功率來(lái)執(zhí)行重構(gòu)。

壓縮感測(cè)方法首先向輸入信號(hào)應(yīng)用特定感測(cè)機(jī)制。一般地，該信號(hào)可以首先被轉(zhuǎn)換為稀疏表示域，之后，可以發(fā)生稀疏感測(cè)。例如，假定f(n)是通過用n×n變換矩陣Ψ變換輸入信號(hào)x(n)得到的向量，該變換矩陣Ψ可以是例如數(shù)字傅里葉變換(DFT)。即，輸入信號(hào)x(n)首先在變換域中被表示為f(n)＝Ψx(n)。

其意圖是在給定變換域中的數(shù)據(jù)表示是稀疏的，使得以后可以僅使用原始數(shù)據(jù)的子集來(lái)重構(gòu)該輸入信號(hào)。在這種情況下，信號(hào)有效帶寬f太低以至于少量的樣本足以重構(gòu)輸入信號(hào)x(n)。容易看出，由有限數(shù)量正弦諧波組成的時(shí)域信號(hào)在該變換域中將具有脈沖的稀疏表示。由m個(gè)值組成的輸入數(shù)據(jù)的子集使用包括行向量的m×n感測(cè)矩陣來(lái)獲取，如下：

例如，如果該感測(cè)矩陣只包含Diracδ函數(shù)，測(cè)量的向量y將只包含采樣值f。可替換地，該感測(cè)矩陣可以選擇m個(gè)隨機(jī)系數(shù)，或簡(jiǎn)單地選擇該變換域向量f的前m個(gè)系數(shù)?？梢允褂每商鎿Q的感測(cè)矩陣。

圖5示出了使用應(yīng)用到傳感器信號(hào)的給定分析窗口的壓縮采樣。在圖5中所示的示例中，復(fù)域變換矩陣144與傳感器信號(hào)向量142相乘以生成變換域向量146。變換域向量146然后在148處被采樣以產(chǎn)生壓縮域向量150。在一個(gè)實(shí)施方式中，在148處的壓縮采樣通過選擇預(yù)定數(shù)量的第一變換系數(shù)(例如，前m個(gè)系數(shù))來(lái)執(zhí)行。

這里描述了兩種方法用于使用測(cè)量的向量y和感測(cè)及變換矩陣和Ψ的知識(shí)來(lái)重構(gòu)輸入信號(hào)x(n)。一種這樣的方法是數(shù)值優(yōu)化方法；另一種是利用消除濾波器的算法，通常用在頻譜估計(jì)中。其它重構(gòu)輸入信號(hào)的方法也是可以使用的。

5.傳輸

參照?qǐng)D1A，傳感器節(jié)點(diǎn)(例如，網(wǎng)絡(luò)100中的傳感器節(jié)點(diǎn)或連接傳感器節(jié)點(diǎn)102)生成稀疏信號(hào)，其被變換到壓縮域，如以上參考圖2-5所述的。變換到壓縮域的稀疏信號(hào)被傳送到傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器104(例如，在M2M網(wǎng)關(guān)或傳感器網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上)以用于重構(gòu)和相似性分析。為了有效率地傳輸變換后的稀疏信號(hào)，可以以JavaScript對(duì)象注釋(JavaScript Object Notation，JSON)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將變換系數(shù)量化并包格式化在例如實(shí)時(shí)協(xié)議(RTP)有效負(fù)荷中。壓縮域變換系數(shù)是例如聯(lián)合量化的向量。因此，所有系數(shù)使用標(biāo)準(zhǔn)向量量化工具在單個(gè)向量中。該比特流可以例如用Huffman編碼進(jìn)一步被熵編碼。可替換地，每個(gè)變換系數(shù)可以被標(biāo)量量化并進(jìn)一步被熵編碼以降低比特流大小。在一個(gè)示例中，變換系數(shù)被包格式化為JSON數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的浮點(diǎn)數(shù)。

當(dāng)稀疏時(shí)域信號(hào)在復(fù)域變換(例如，DFT)之前被歸一化時(shí)，由于要被量化的稀疏的方差在已知范圍內(nèi)，因此能夠提高量化效率。

從傳感器節(jié)點(diǎn)傳送的示意性分組包含2K+1個(gè)DFT系數(shù)、通知分析窗口的開始時(shí)間的時(shí)間戳以及標(biāo)識(shí)傳感器節(jié)點(diǎn)的信息。分組還可包括標(biāo)識(shí)檢測(cè)到的傳感器形態(tài)的信息。

6.使用數(shù)值優(yōu)化重構(gòu)

圖6示出了一示例性實(shí)施，其中M2M網(wǎng)關(guān)在152處接收低采樣速率消息且在154處執(zhí)行重構(gòu)以生成時(shí)域稀疏信號(hào)156。

在一示例實(shí)施中，可以使用知識(shí)來(lái)重構(gòu)原始數(shù)據(jù)向量。(偽)逆變換m×n變換和測(cè)量矩陣的最小平方解對(duì)稀疏信號(hào)不是有效的。而是，包括n個(gè)自由變量和m個(gè)等式的重構(gòu)任務(wù)可以應(yīng)用如下的數(shù)值優(yōu)化方法被執(zhí)行：

即，從匹配測(cè)量的數(shù)據(jù)向量的所有可能的有效數(shù)據(jù)向量中選擇具有最低l_l范數(shù)的一個(gè)。

7.使用消除方法重構(gòu)

在另一實(shí)施方式中，使用消除濾波器方法來(lái)執(zhí)行數(shù)據(jù)向量重構(gòu)。在此方法中，首先使用隨機(jī)復(fù)值矩陣或例如DFT變換矩陣來(lái)變換輸入f。

代替任何特定結(jié)構(gòu)的感測(cè)矩陣，所述感測(cè)是通過簡(jiǎn)單地取前m+1個(gè)變換系數(shù)來(lái)進(jìn)行的。然后，通過使用獲取的變換系數(shù)及其復(fù)共軛形成m×(m+1)Toeplitz矩陣來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)重構(gòu)。因此，該重構(gòu)需要2m+1個(gè)系數(shù)。

給定DFT或隨機(jī)系數(shù)變換的復(fù)域系數(shù)具有關(guān)于稀疏輸入數(shù)據(jù)的系數(shù)的位置和幅值的嵌入知識(shí)。因此，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)被認(rèn)為是稀疏時(shí)，可以預(yù)期Toeplitz矩陣包含足夠的信息來(lái)重構(gòu)該稀疏數(shù)據(jù)。

在實(shí)踐中，復(fù)域矩陣包含關(guān)于變換域中的復(fù)指數(shù)的組合的信息。這些指數(shù)表示稀疏輸入數(shù)據(jù)f中的非零系數(shù)的位置。指數(shù)表現(xiàn)為Toeplitz矩陣H中的諧振頻率。找到給定指數(shù)的一種方便的方法是使用消除多項(xiàng)式，其正好在那些位置具有零消除復(fù)變換的諧振頻率。即，任務(wù)是找到一個(gè)多項(xiàng)式：

由此

當(dāng)?shù)仁?3)成立時(shí)，所述多項(xiàng)式A(z)的根u_k包含關(guān)于復(fù)矩陣H的諧振頻率的信息。消除濾波器系數(shù)可以例如使用奇異值分解(SVD)法并找到解等式(3)的特征向量而被確定。SVD分解被寫為H＝U∑V^*，其中U是m×m酉矩陣，Σ是在對(duì)角線上包含m個(gè)非負(fù)特征值的m×(m+1)對(duì)角矩陣，以及V^*是包含對(duì)應(yīng)的特征值的復(fù)共軛(m+1)×(m-1)矩陣。如所指出的，該矩陣H的大小是m×(m+1)，且因此，該矩陣的秩為m(在最大)。因此，最小特征值是零且在矩陣V^*中的對(duì)應(yīng)的特征向量提供解等式(3)的消除濾波器系數(shù)。

一旦找到多項(xiàng)式A(z)，形式的m個(gè)根被求解以找到輸入數(shù)據(jù)f中的非零系數(shù)的位置n_k。剩余的任務(wù)是找到對(duì)應(yīng)的重構(gòu)脈沖的幅值c_k。有消除濾波器的根和位置以及前m+1個(gè)變換系數(shù)y_k，可以根據(jù)范德蒙德系統(tǒng)使用m個(gè)等式來(lái)確定m個(gè)幅值，如下：

當(dāng)意圖是只恢復(fù)瞬態(tài)、事件或姿態(tài)的位置，例如通過使用稀疏時(shí)域脈沖的位置，則不需要確定幅值和求解等式(4)。

該消除濾波器方法對(duì)可用測(cè)量的向量y_k中的噪聲非常敏感。因此，該方法可以結(jié)合去噪算法來(lái)提高性能。在這種情況下，壓縮感測(cè)需要超過m+1個(gè)系數(shù)來(lái)重構(gòu)m個(gè)非零系數(shù)構(gòu)成的稀疏信號(hào)。

8.消除濾波器的迭代去噪

使用接收到的變換系數(shù)構(gòu)造的m×(m+1)矩陣H定義上是Toeplitz矩陣。但是，壓縮的采樣系數(shù)可能具有差的信噪比(SNR)比，例如是由于變換系數(shù)的量化的原因。在這種情況下，壓縮感測(cè)可以向解碼器提供p+1個(gè)系數(shù)(p+1>m+1)。

去噪算法迭代首先將p×(p+1)矩陣進(jìn)行SVD分解為H＝UΣV^*，將最小的p-m個(gè)特征值設(shè)置為零，建立新的對(duì)角矩陣Σ_new和重構(gòu)矩陣所得到的矩陣H_new在特征值運(yùn)算之后可以不必再是Toeplitz形式。因此，其通過對(duì)實(shí)際對(duì)角線系數(shù)上或下面的對(duì)角線上的系數(shù)求平均而被強(qiáng)制為Toeplitz形式。所得到的去噪后的矩陣然后再次被SVD分解。該迭代被執(zhí)行，直至最小的p-m個(gè)特征值是零或接近于零，或第(m+1)個(gè)特征值比第m個(gè)特征值小某一閾值。

一旦完成去噪迭代，消除濾波器方法可以被應(yīng)用來(lái)找到稀疏輸入數(shù)據(jù)f的稀疏系數(shù)的位置和幅值。注意的是，從解噪的Toeplitz矩陣H_new得到m+1個(gè)變換系數(shù)y_k。

9.信號(hào)重構(gòu)

由壓縮感測(cè)算法選擇的變換系數(shù)的數(shù)量取決于對(duì)重構(gòu)信號(hào)的要求。一般而言，不需要完美的無(wú)損重構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)此處所公開的系統(tǒng)。上下文相似性的檢測(cè)主要依賴于由時(shí)域瞬態(tài)或姿態(tài)構(gòu)成的多形態(tài)傳感器信號(hào)中的瞬態(tài)。因此，不需要重構(gòu)多形態(tài)傳感器信號(hào)的實(shí)際波形。

應(yīng)用基于消除濾波器的方法，壓縮感測(cè)可以選擇m+1個(gè)或更多的第一變換系數(shù)，其被提供用于壓縮感測(cè)解碼器，例如在服務(wù)器中進(jìn)行上下文提取。所要求的系數(shù)的數(shù)目取決于變換的信號(hào)。如果信號(hào)中的脈沖數(shù)目是K，則需要的DFT系數(shù)的數(shù)量是2K+1。

B.使用壓縮感測(cè)方法的傳感器節(jié)點(diǎn)共位示例實(shí)施

壓縮感測(cè)方法被應(yīng)用以收集最小量的變換系數(shù)同時(shí)仍然允許稀疏域中的捕獲事件的表示。由于只需要有限數(shù)目的變換系數(shù)，因此計(jì)算也可以被限制。圖7示出接收稀疏信號(hào)并重構(gòu)該稀疏信號(hào)以執(zhí)行相似性測(cè)量的示例過程。如圖7所示，可以通過僅變換之后在壓縮域中被選取的系數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)壓縮采樣。比較兩個(gè)或更多個(gè)連接的設(shè)備的重構(gòu)的稀疏事件揭示了感測(cè)的上下文的上下文相似性。關(guān)于上下文相似性的知識(shí)可以用于例如授權(quán)連接設(shè)備對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的接入或檢查網(wǎng)絡(luò)元件在感興趣點(diǎn)范圍內(nèi)。

參照?qǐng)D1A，現(xiàn)有的傳感器網(wǎng)絡(luò)100和連接傳感器102之間的上下文相似性檢查開始于使用預(yù)定義的傳感器集合來(lái)測(cè)量環(huán)境。環(huán)境測(cè)量被處理，以生成環(huán)境測(cè)量的稀疏表示。圖8示出了該過程。

圖8是示出傳感器信號(hào)事件捕獲的流程圖。在步驟160，長(zhǎng)度為N個(gè)樣本的測(cè)量的傳感器信號(hào)被轉(zhuǎn)發(fā)到預(yù)處理功能。在圖8所示的方法通過以下方式來(lái)預(yù)處理信號(hào)：高通濾波該信號(hào)并在160應(yīng)用具有預(yù)定義閾值的閾值函數(shù)，使得超過預(yù)定義閾值的信號(hào)電平被考慮。在步驟160閾值函數(shù)可通過選擇與輸入信號(hào)向量的方差成比例的閾值來(lái)應(yīng)用自適應(yīng)閾值。濾波后的信號(hào)是脈沖型的信號(hào)，其可被看作是稀疏信號(hào)。在步驟162中，稀疏域信號(hào)在復(fù)域中被變換。DFT變換是可以在步驟162中被使用的合適的變換矩陣的一種示例。變換域最終在步驟164中通過選取僅預(yù)定數(shù)量的前DFT閾系數(shù)被子采樣。選取的系數(shù)的數(shù)量越高，最終重構(gòu)檢測(cè)到的事件越好。然而，由于目的是重構(gòu)僅脈沖和稀疏表示，因此一般來(lái)說少于十個(gè)系數(shù)是足夠的。不需要在傳輸參數(shù)中編碼脈沖位置或脈沖幅值，因?yàn)樗羞@些信息被包括在變換系數(shù)中。在步驟166中，少量被選擇的系數(shù)被量化并被包格式化。

如圖7所示，使用圖8中的流程圖示出的方法生成的傳感器信號(hào)的稀疏表示被傳送到傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器104(圖1A中)用于重構(gòu)信號(hào)為稀疏時(shí)間域事件。圖9是示出稀疏傳感器信號(hào)事件重構(gòu)的流程圖。在步驟200中，當(dāng)接收到稀疏參數(shù)時(shí)，使用接收的DFT域系數(shù)生成Toeplitz矩陣(等式2)。消除濾波器解出稀疏信號(hào)脈沖位置(等式3)。在步驟201中，執(zhí)行濾波器的迭代去噪。在步驟202中，通過求解等式4來(lái)生成稀疏時(shí)間域事件。

重構(gòu)的稀疏時(shí)間域事件有條件進(jìn)行比較以確定上下文相似性。圖10是示出傳感器信號(hào)相似性測(cè)量的流程圖。在圖10中所示的方法是可以在圖1B中的判定框114中被執(zhí)行的比較步驟的示例。注意到稀疏時(shí)間域事件或重構(gòu)的稀疏信號(hào)從正被檢查上下文相似性的傳感器節(jié)點(diǎn)中的傳感器生成的檢測(cè)物理事件的傳感器信號(hào)中被生成。如上參考圖8所述，傳感器節(jié)點(diǎn)傳送傳感器信號(hào)作為以稀疏參數(shù)表示的環(huán)境測(cè)量，作為稀疏采樣的DFT域系數(shù)。一旦重構(gòu)為時(shí)域中的稀疏事件，信號(hào)準(zhǔn)備好進(jìn)行比較。如圖10中所示，在步驟210使用互相關(guān)函數(shù)將第一傳感器節(jié)點(diǎn)生成的第一稀疏事件與第二傳感器節(jié)點(diǎn)生成的第二系數(shù)事件進(jìn)行比較。

在步驟212，在步驟210生成的互相關(guān)值被檢查以確定其是否指示第一稀疏事件與第二系數(shù)事件之間的上下文相似性。生成的互相關(guān)值越大，第一稀疏事件和第二稀疏事件是感測(cè)相同物理事件的第一和第二傳感器生成的信號(hào)的可能性越大。在一些實(shí)施方式中，可以定義閾值相關(guān)性來(lái)確定存在或不存在稀疏事件指示的上下文相似性。在一些實(shí)施方式中，例如，當(dāng)給定時(shí)幀(例如一秒)內(nèi)的最大相關(guān)大于0.5，則信號(hào)可以被認(rèn)為包含相同的捕獲的事件，且因此傳感器節(jié)點(diǎn)可以被分類為位于相同上下文位置內(nèi)。

在圖10中示出的示例確定兩個(gè)不同傳感器節(jié)點(diǎn)生成的兩個(gè)環(huán)境測(cè)量之間的上下文相似性等級(jí)。在該示例中，第一傳感器節(jié)點(diǎn)是連接傳感器節(jié)點(diǎn)(例如圖1A中的連接傳感器節(jié)點(diǎn)102)。在示例實(shí)施中，第二傳感器節(jié)點(diǎn)可以是參考傳感器節(jié)點(diǎn)，或者作為傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中選擇的傳感器節(jié)點(diǎn)。第二傳感器節(jié)點(diǎn)的位置可以是已知的，在這種情況下，當(dāng)?shù)谝粋鞲衅鞴?jié)點(diǎn)和第二傳感器節(jié)點(diǎn)已經(jīng)被分類為上下文相關(guān)，第二傳感器節(jié)點(diǎn)的位置被指派給第一傳感器節(jié)點(diǎn)。在一些實(shí)施方式中，關(guān)于第二傳感器節(jié)點(diǎn)的位置的信息被傳送給第一傳感器節(jié)點(diǎn)。第一傳感器節(jié)點(diǎn)然后可以將其位置包含在任意消息中，其可以將該消息傳送給其他傳感器節(jié)點(diǎn)或傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器104(在圖1A中)。

確定傳感器節(jié)點(diǎn)是否共位可被用來(lái)確定傳感器節(jié)點(diǎn)是否可以被添加到網(wǎng)絡(luò)(如上參考圖1B所述的)、或添加到傳感器節(jié)點(diǎn)的組或子組、或從網(wǎng)絡(luò)、傳感器節(jié)點(diǎn)的組或子組移除。共位還可以被用來(lái)確定共位的傳感器節(jié)點(diǎn)周圍的環(huán)境的方面，例如在傳感器節(jié)點(diǎn)的集合之間是否有障礙物。

一個(gè)實(shí)施方式采取過程的形式是第一傳感器節(jié)點(diǎn)執(zhí)行環(huán)境參數(shù)的測(cè)量以生成稀疏表示的第一環(huán)境測(cè)量。在與第一傳感器節(jié)點(diǎn)建立通信鏈路的請(qǐng)求中從第二傳感器節(jié)點(diǎn)接收第二環(huán)境測(cè)量的稀疏表示。從該稀疏表示重構(gòu)第二環(huán)境測(cè)量。第一環(huán)境測(cè)量與第二環(huán)境測(cè)量進(jìn)行比較以確定第一和第二環(huán)境測(cè)量是否包括共同事件的檢測(cè)。僅在確定第一和第二環(huán)境測(cè)量包括共同事件的檢測(cè)之后，建立與第二傳感器節(jié)點(diǎn)的通信鏈路。

另一個(gè)實(shí)施方式采取裝置的形式，該裝置包括收發(fā)信機(jī)、可操作以生成第一時(shí)域環(huán)境測(cè)量的至少一個(gè)環(huán)境傳感器、處理器以及非暫態(tài)存儲(chǔ)器，該非暫態(tài)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)指令，該指令在所述處理器上執(zhí)行時(shí)可操作用于：(i)通過收發(fā)信機(jī)接收稀疏信號(hào)表示；(ii)從稀疏信號(hào)重構(gòu)第二時(shí)域環(huán)境測(cè)量；和(iii)比較第一時(shí)域環(huán)境測(cè)量與第二時(shí)域環(huán)境測(cè)量來(lái)確定第一時(shí)域環(huán)境測(cè)量和第二時(shí)域環(huán)境測(cè)量是否包括共同事件的檢測(cè)。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的共位可以通過發(fā)出對(duì)應(yīng)于網(wǎng)絡(luò)的可用傳感器的形態(tài)的特殊檢測(cè)信號(hào)來(lái)控制。由于共位的節(jié)點(diǎn)將檢測(cè)到發(fā)出的信號(hào)并以此被分類為在相同位置內(nèi)，因此不需要發(fā)出的信號(hào)的準(zhǔn)確位置。

在另一實(shí)施方式中，該傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行自組織而不需要顯式地位置信息。首先，檢測(cè)相同物理事件的節(jié)點(diǎn)被共位并可以被網(wǎng)絡(luò)管理功能組織為一組傳感器節(jié)點(diǎn)。然后，網(wǎng)絡(luò)基于一個(gè)或多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)在不同位置檢測(cè)到的事件自組織成子組?；谙嗨菩约肮参还烙?jì)結(jié)果，節(jié)點(diǎn)可同時(shí)被分類在多于一個(gè)子組中。圖11是示意圖，描繪了傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)214組織在第一組216和第二組218中的示例，這兩個(gè)組在219重疊，允許方便分析相對(duì)彼此的總網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和拓?fù)洹＠?，如果在任一組中即便只有有限數(shù)量的傳感器節(jié)點(diǎn)具有位置信息，也可以確定整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)確拓?fù)?。此外，網(wǎng)絡(luò)214的不同子組216、218檢測(cè)的獨(dú)特事件可以包括一個(gè)或多個(gè)不同的形態(tài)，因?yàn)榭梢酝瑫r(shí)使用一個(gè)或多個(gè)傳感器信號(hào)進(jìn)行上下文分析。

在另一實(shí)施方式中，有效率的事件檢測(cè)和數(shù)據(jù)傳輸作為稀疏表示可以被應(yīng)用于環(huán)境的恒定監(jiān)視。恒定監(jiān)視可用于通過連續(xù)識(shí)別網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的位置或通過驗(yàn)證每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)仍然是網(wǎng)絡(luò)的有效成員來(lái)自組織網(wǎng)絡(luò)。圖1B中所示的方法可以被連續(xù)執(zhí)行。來(lái)自傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)100(圖1A中)中的傳感器節(jié)點(diǎn)的環(huán)境測(cè)量可以連續(xù)彼此進(jìn)行比較以連續(xù)更新網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞墓烙?jì)。除了連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔烙?jì)，網(wǎng)絡(luò)還可以在環(huán)境分析中應(yīng)用檢測(cè)結(jié)果。例如，包括獨(dú)立移動(dòng)的傳感器節(jié)點(diǎn)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行自組織和環(huán)境監(jiān)視?；趥鞲衅鞯纳舷挛墓参还烙?jì)可以用于估計(jì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)的位置和運(yùn)動(dòng)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)處于業(yè)務(wù)或流時(shí)，可以通過監(jiān)視環(huán)境的上下文在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)如何演變來(lái)檢測(cè)所述運(yùn)動(dòng)和流。例如，移動(dòng)的節(jié)點(diǎn)可以通過包含具有唯一信號(hào)的預(yù)定義信標(biāo)的位置。通過監(jiān)視對(duì)應(yīng)的上下文如何在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)被檢測(cè)來(lái)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動(dòng)。上下文事件的范圍可以明顯不同于將節(jié)點(diǎn)彼此連接或連接到Wi-Fi/藍(lán)牙熱點(diǎn)、基站或衛(wèi)星鏈路的無(wú)線鏈路的范圍。

環(huán)境監(jiān)視還可以包括檢測(cè)檢測(cè)模態(tài)的變化以及對(duì)環(huán)境映射，例如，未知設(shè)備或區(qū)域的映射。環(huán)境監(jiān)視可用于追溯人或任何移動(dòng)物體采取的最常見的路線并分析給定區(qū)域的結(jié)構(gòu)。

基于傳感器網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)可以例如監(jiān)視一些物理傳感器形態(tài)，例如溫度、氣壓、照明、加速度和音頻等等。在一示例性實(shí)施方式中，連接傳感器節(jié)點(diǎn)，例如圖1A中的傳感器節(jié)點(diǎn)102，可具有僅用于測(cè)量溫度和照明的一組傳感器，并生成多形態(tài)傳感器信號(hào)向量。在此實(shí)施方式中，如果存在照明條件的突然變化，給定多形態(tài)傳感器信號(hào)向量的結(jié)果包含瞬態(tài)或姿態(tài)。當(dāng)在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)傳感器節(jié)點(diǎn)以及連接傳感器節(jié)點(diǎn)中檢測(cè)到該時(shí)域瞬態(tài)或姿態(tài)，則該網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行到網(wǎng)絡(luò)的連接建立或保證連接傳感器節(jié)點(diǎn)的共位。

這里描述的用于確定傳感器節(jié)點(diǎn)共位的方法有益于室內(nèi)導(dǎo)航和基于位置的服務(wù)。例如，當(dāng)用戶進(jìn)入大型購(gòu)物中心內(nèi)的特定位置或者商店時(shí)，用戶攜帶的移動(dòng)設(shè)備開始感測(cè)與附近聯(lián)網(wǎng)的傳感器相同的環(huán)境上下文。因此，用戶的設(shè)備然后可以加入該網(wǎng)絡(luò)的本地域。例如，當(dāng)用戶進(jìn)入商店時(shí)，關(guān)門或門鈴聲音事件被傳感器網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和移動(dòng)設(shè)備都檢測(cè)到?；谖恢玫姆?wù)然后可以不用顯式位置檢測(cè)而應(yīng)用接近其他傳感器節(jié)點(diǎn)的知識(shí)。

在一些實(shí)施方式中，該傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)100(例如，圖1A中)可以是無(wú)線地彼此通信和/或與傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器104通信的傳感器節(jié)點(diǎn)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)可以不斷地監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)完整性，結(jié)合如本文所述的上下文相似性測(cè)量。無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)可以相互比較感測(cè)的環(huán)境，例如以循環(huán)(round-robin)形式。只要傳感器對(duì)檢測(cè)同一事件，它們被認(rèn)為共享相同的位置和上下文。因此，具有相似上下文的傳感器節(jié)點(diǎn)可被認(rèn)為是它們自己的子網(wǎng)絡(luò)

傳感器網(wǎng)絡(luò)還可將波束成形技術(shù)應(yīng)用于上下文事件和姿態(tài)的更準(zhǔn)確的位置估計(jì)。在這樣的實(shí)施方式中，一些聲波發(fā)射傳感器可以被配置為能夠監(jiān)視接收到的傳感器信號(hào)的位置的傳感器陣列。

當(dāng)檢測(cè)信號(hào)時(shí)自組織網(wǎng)絡(luò)還可以揭示環(huán)境結(jié)構(gòu)和特征。例如，一些傳感器形態(tài)，諸如聲音事件，不能有效地穿透墻壁。因此，如果節(jié)點(diǎn)被檢測(cè)到彼此靠近，但是它們不能檢測(cè)到相同的音頻事件，則可以確定墻壁分隔了所述節(jié)點(diǎn)。此外，該結(jié)構(gòu)在涉及檢測(cè)可以或不可以被多個(gè)節(jié)點(diǎn)檢測(cè)的信號(hào)的實(shí)施方式中可以甚至更準(zhǔn)確地被分析。例如，通過窗戶可能聽不到聲音，而照明變化是可以看到的。知道視覺上下文被共享而相同子組的音頻上下文沒有被共享，由此揭示關(guān)于該環(huán)境的信息。在這種情況下，例如，節(jié)點(diǎn)可能被窗戶分開?？商鎿Q地，在水下情況，可視線索弱，而音頻信號(hào)，特別是低頻的音頻信號(hào)可以很好地傳播。因此，具有可用于位置的上下文分析的多于一個(gè)形態(tài)可以用于提供關(guān)于該環(huán)境的更多細(xì)節(jié)。此外，相同的概念可應(yīng)用于實(shí)現(xiàn)服務(wù)擴(kuò)展性和更精確的結(jié)果的任何新的形態(tài)。

在基于傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境分析檢測(cè)阻擋或障礙物的方法的示例實(shí)施方式中，來(lái)自第一傳感器節(jié)點(diǎn)的使用第一傳感器形態(tài)的第一環(huán)境測(cè)量和使用第二傳感器形態(tài)的第二環(huán)境測(cè)量在傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器處被接收。來(lái)自第二傳感器節(jié)點(diǎn)的使用第一傳感器形態(tài)的第三環(huán)境測(cè)量和使用第二傳感器形態(tài)的第四環(huán)境測(cè)量也在傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器處被接收。對(duì)接收的環(huán)境測(cè)量的比較可以導(dǎo)致確定第一和第三環(huán)境測(cè)量包括共同事件的檢測(cè)、第二環(huán)境測(cè)量包括共同事件的檢測(cè)以及第四環(huán)境測(cè)量不包括共同事件的檢測(cè)。基于確定第一和第三環(huán)境測(cè)量包括共同事件的檢測(cè)、第二環(huán)境測(cè)量包括共同事件的檢測(cè)以及第四環(huán)境測(cè)量不包括共同事件的檢測(cè)，確定在第一傳感器節(jié)點(diǎn)與第二傳感器節(jié)點(diǎn)之間存在障礙物。繼續(xù)的分析可以基于環(huán)境測(cè)量的感測(cè)的形態(tài)實(shí)現(xiàn)確定障礙物的位置或甚至類型(例如窗戶)。

如本文所述的方法可以被用于跟蹤大型設(shè)施(例如醫(yī)院和制造廠)內(nèi)的便攜式設(shè)備的位置。有幫助的是知道昂貴設(shè)備位于設(shè)施內(nèi)的哪個(gè)位置。例如，當(dāng)每個(gè)設(shè)備的位置時(shí)時(shí)刻刻是知道的時(shí)，醫(yī)院可節(jié)省大量的金錢和資源，并甚至可能需要更少的設(shè)備。

在煙霧探測(cè)器內(nèi)整合簡(jiǎn)單的聲發(fā)射傳感器可以用于監(jiān)視上下文環(huán)境。當(dāng)移動(dòng)工具配備有相似上下文分析，則可以連續(xù)估計(jì)位置。設(shè)施中的傳感器網(wǎng)絡(luò)儀器因此以可用形態(tài)持續(xù)監(jiān)視事件和姿態(tài)。與每個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)并因此與每個(gè)已知位置對(duì)應(yīng)的信息與時(shí)間戳信息一被存儲(chǔ)在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中。數(shù)據(jù)可以被存儲(chǔ)為從節(jié)點(diǎn)收集的壓縮感測(cè)域中的原始數(shù)據(jù)或被存儲(chǔ)為處理的位置數(shù)據(jù)。在前者的情況下，當(dāng)結(jié)果被請(qǐng)求時(shí)可以進(jìn)行上下文相似性和共位分析，而在后一種情況下，結(jié)果直接可用，且數(shù)據(jù)庫(kù)不需要包括上下文分析實(shí)體。要被跟蹤的移動(dòng)設(shè)備正進(jìn)行相同的環(huán)境感測(cè)。相同的稀疏域事件信息被連續(xù)或定期存儲(chǔ)在所述網(wǎng)絡(luò)中。當(dāng)需要識(shí)別移動(dòng)設(shè)備的所在時(shí)，網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)設(shè)備捕獲的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫(kù)取得且根據(jù)本文描述的方法來(lái)確定共位。除了最近的位置，數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)使得能夠跟蹤設(shè)備的過去位置。

如果自然上下文事件不夠頻繁，則可以通過人工生成具有預(yù)定義形態(tài)的事件來(lái)進(jìn)一步改進(jìn)位置估計(jì)。例如，系統(tǒng)可發(fā)出在人類聽不到但給定傳感器能檢測(cè)到的頻繁范圍的聲源。其它實(shí)施方式采用光源，例如具有不同頻率的不同類型的燈泡。不同的預(yù)定義位置可以具有不同的信號(hào)源和信號(hào)樣式，幫助上下文分析來(lái)進(jìn)行位置估計(jì)。當(dāng)檢測(cè)到的稀疏樣式與發(fā)出的樣式進(jìn)行比較時(shí)，預(yù)定義位置中的受控的和預(yù)定義的事件揭示移動(dòng)設(shè)備位置?？商鎿Q地，信號(hào)源可以發(fā)出隨機(jī)事件。隨機(jī)事件的檢測(cè)可用于導(dǎo)航。在這種情況下，不需要控制發(fā)出的聲音的位置，因?yàn)樵摼W(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)設(shè)備正搜索共同事件。

II.用于網(wǎng)絡(luò)組織的上下文相似性測(cè)量

在此公開的實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)連接的設(shè)備的傳感器網(wǎng)絡(luò)和M2M服務(wù)在給定區(qū)域或范圍內(nèi)使用一個(gè)或多個(gè)傳感器的預(yù)定義集合監(jiān)視環(huán)境。網(wǎng)絡(luò)傳感器節(jié)點(diǎn)在與連接的網(wǎng)絡(luò)的其它節(jié)點(diǎn)相同的大體位置捕獲主內(nèi)容和一個(gè)或多個(gè)類型的次內(nèi)容。當(dāng)連接的網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)子集與給定傳感器節(jié)點(diǎn)位于同一區(qū)域中時(shí)，它們?cè)谙嗤h(huán)境中捕獲相同內(nèi)容，并因此檢測(cè)相同事件。關(guān)于相同形態(tài)的同時(shí)事件的信息可以被應(yīng)用以確定共享內(nèi)容的同時(shí)操作、共位和存在。開始共位確定的檢測(cè)的事件可以是例如背景噪聲等級(jí)的突然變化、聲音事件(例如拍手)、燈閃爍或結(jié)構(gòu)加速(傳感器節(jié)點(diǎn)附著在該結(jié)構(gòu)上)。檢測(cè)的事件的相似性揭示節(jié)點(diǎn)的共位。

圖12示出了上下文相似性測(cè)量如何可以結(jié)合到傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)組織的示例，包括例如感測(cè)任務(wù)和形態(tài)的分配。

圖12是示出基于上下文相似性將傳感器節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)映射到一個(gè)組并基于形態(tài)指派感測(cè)任務(wù)的方法220的操作的流程圖。傳感器節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)是一種類型的傳感器節(jié)點(diǎn)，其包括一個(gè)以上的傳感器且傳感器能夠以不同形態(tài)進(jìn)行感測(cè)。圖12中示出的方法220可以由傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器(例如上述參考圖1A的傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器104)執(zhí)行。注意該傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器可以操作為M2M網(wǎng)關(guān)或在服務(wù)器、控制節(jié)點(diǎn)或云服務(wù)上操作。

在圖12中的方法220中，網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)被假定向傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器傳送環(huán)境測(cè)量。該傳輸可以是周期性的或連續(xù)的或經(jīng)傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器請(qǐng)求的。在步驟222，傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器接收網(wǎng)絡(luò)中的各自的多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)生成的多個(gè)環(huán)境測(cè)量。如上所述，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)包括使用第一感測(cè)形態(tài)的至少第一傳感器和使用第二感測(cè)形態(tài)的第二傳感器。在一些實(shí)施方式中，以稀疏表示接收環(huán)境測(cè)量。在一些實(shí)施方式中，多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)可以是網(wǎng)絡(luò)中的所有傳感器節(jié)點(diǎn)，或多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)可以是網(wǎng)絡(luò)中選擇的一組傳感器節(jié)點(diǎn)。傳感器節(jié)點(diǎn)可以在數(shù)據(jù)流中傳送環(huán)境測(cè)量，該數(shù)據(jù)流中包括信息，例如用于上下文分析的傳感器測(cè)量、傳感器id、可用傳感器形態(tài)、時(shí)間戳、可選的傳感器的位置信息、相關(guān)的狀態(tài)信息，例如電池電荷水平和計(jì)算能力。

在步驟224，多個(gè)環(huán)境測(cè)量被比較以標(biāo)識(shí)包括共同事件檢測(cè)的環(huán)境測(cè)量。在一些實(shí)施方式中，該比較是通過以下步驟來(lái)執(zhí)行的：確定環(huán)境測(cè)量值之間的互相關(guān)，以及重復(fù)執(zhí)行該比較，使所有的多個(gè)環(huán)境測(cè)量被比較。

在步驟225中，生成指示共同事件檢測(cè)的環(huán)境測(cè)量的傳感器節(jié)點(diǎn)被指派到上下文相關(guān)傳感器節(jié)點(diǎn)組。傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器具有從例如傳送環(huán)境測(cè)量的數(shù)據(jù)流得到的網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)的能力的知識(shí)。在步驟226，該組中選擇的多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)基于選擇的感測(cè)形態(tài)被指派感測(cè)任務(wù)。感測(cè)任務(wù)可以是使用傳感器的形態(tài)獲得環(huán)境測(cè)量，或者，感測(cè)任務(wù)可以是傳感器使用其感測(cè)形態(tài)的特定方式。例如，聲音傳感器可以被指派感測(cè)任務(wù)以檢測(cè)聲音或檢測(cè)特定頻率范圍中的聲音。指派的感測(cè)任務(wù)還可以是基于位置的測(cè)量任務(wù)，或上下文相似性測(cè)量任務(wù)。沒必要指派所有的傳感器。

在一示例實(shí)施中，傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器可以執(zhí)行感測(cè)任務(wù)和傳感器節(jié)點(diǎn)的進(jìn)一步分配。例如，在步驟226中，傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器可以指派感測(cè)任務(wù)，其中所選擇的感測(cè)形態(tài)是第一感測(cè)形態(tài)。所選擇的多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)可以是在上下文相關(guān)組中的第一選擇的多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)。在示例方法的進(jìn)一步步驟中，上下文相關(guān)組中的第二多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)基于第二感測(cè)形態(tài)被指派感測(cè)任務(wù)。為了將任務(wù)分發(fā)給多個(gè)傳感器以提供冗余性但是不至于導(dǎo)致資源可能浪費(fèi)的過多冗余，指派感測(cè)任務(wù)的上下文相關(guān)組中的傳感器節(jié)點(diǎn)的每一個(gè)被指派使用不多于一個(gè)傳感器或使用不多于一種感測(cè)形態(tài)而執(zhí)行感測(cè)。

在一示例性實(shí)施方式中，傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)可以包括一組預(yù)定義的傳感器節(jié)點(diǎn)，其中一組預(yù)定的傳感器傳送環(huán)境測(cè)量以用于確定上下文相似性。預(yù)定的傳感器可以被選擇為具有低復(fù)雜度、低電池消耗和低帶寬上下文共位估計(jì)。

圖12中示出的傳感器分配過程可以被進(jìn)行為連續(xù)過程，允許上下文相似性和傳感器分配周期性調(diào)整。傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器可以執(zhí)行該過程來(lái)確定傳感器節(jié)點(diǎn)之間的上下文相似性并創(chuàng)建視為上下文相關(guān)的至少一些傳感器節(jié)點(diǎn)的組。該組中的傳感器節(jié)點(diǎn)也視為共位且可以被指派位置(如果該組中的任意其他傳感器節(jié)點(diǎn)的位置是已知的)。該組中的傳感器節(jié)點(diǎn)可以被分配感測(cè)任務(wù)，其可以將該組組織成被指派不同感測(cè)任務(wù)的傳感器節(jié)點(diǎn)的子組。

在一些實(shí)施方式中，網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)或其他控制節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)關(guān)于傳感器節(jié)點(diǎn)的組關(guān)聯(lián)的信息。例如，在數(shù)據(jù)庫(kù)中、數(shù)據(jù)對(duì)象或表中，網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)可以存儲(chǔ)傳感器節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)符與該傳感器被指派到的零或更多個(gè)組的標(biāo)識(shí)符之間的關(guān)聯(lián)。相反地，網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)可以存儲(chǔ)組標(biāo)識(shí)符與指派到相關(guān)的組的零或更多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識(shí)符之間的關(guān)聯(lián)。網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)還可以針對(duì)每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符存儲(chǔ)標(biāo)識(shí)該傳感器節(jié)點(diǎn)的感測(cè)能力的信息和標(biāo)識(shí)傳感器節(jié)點(diǎn)可以被指派執(zhí)行的感測(cè)形態(tài)的信息。存儲(chǔ)關(guān)于傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的信息的數(shù)據(jù)庫(kù)可以被組織，如下表1所示。

表1

表1描述了一組傳感器節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)1001-節(jié)點(diǎn)1010組織成傳感器節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)1001、節(jié)點(diǎn)1002、節(jié)點(diǎn)1003、節(jié)點(diǎn)1004、節(jié)點(diǎn)1005和節(jié)點(diǎn)1006的子組1；以及傳感器節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)1007、節(jié)點(diǎn)1008、節(jié)點(diǎn)1009和節(jié)點(diǎn)1010的子組2。傳感器節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)1001-節(jié)點(diǎn)1010的每個(gè)包括兩個(gè)聲音傳感器和用于測(cè)量照明的光電池。傳感器節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)1001-節(jié)點(diǎn)1010可以是被確定為上下文相關(guān)且視為在位置LOC1共位的傳感器節(jié)點(diǎn)的上下文相關(guān)組的部分。在將如表1中指示的感測(cè)任務(wù)分配給節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)1001-節(jié)點(diǎn)1006之后可以形成子組1。在將如表1中指示的感測(cè)任務(wù)分配給節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)1007-節(jié)點(diǎn)1010之后可以形成子組2。包含所有這些傳感器節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)1001-節(jié)點(diǎn)1010的組可以通過基于共同感測(cè)形態(tài)(例如聲音)執(zhí)行上下文相似性測(cè)量被分組。形成該組，在分配指示的感測(cè)任務(wù)時(shí)可以形成子組1和2?？梢允褂弥甘镜母袦y(cè)形態(tài)(針對(duì)此，上下文相似性任務(wù)被分配以提供對(duì)每個(gè)子組的傳感器節(jié)點(diǎn)成員的連續(xù)監(jiān)視)連續(xù)執(zhí)行上下文相似性測(cè)量。但是表1中的組中的傳感器節(jié)點(diǎn)可以是較大的傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的子集(在該網(wǎng)絡(luò)中子集被發(fā)現(xiàn)是上下文相關(guān)且共位的)。

傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器可以執(zhí)行針對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)的連續(xù)的或周期性的上下文相似性測(cè)量以監(jiān)視并確認(rèn)該組中的傳感器節(jié)點(diǎn)的成員關(guān)系。如果該組中的傳感器節(jié)點(diǎn)生成環(huán)境測(cè)量，該環(huán)境測(cè)量沒有指示檢測(cè)到該組中其他傳感器節(jié)點(diǎn)檢測(cè)的共同事件，則該傳感器節(jié)點(diǎn)從該組中被移除。類似地，通過報(bào)告指示檢測(cè)到已經(jīng)是該組成員的傳感器節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到的共同事件的環(huán)境測(cè)量可以將新節(jié)點(diǎn)添加到該組。可以添加新的節(jié)點(diǎn)以提高測(cè)量冗余。傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器然后可以以優(yōu)化分配的感測(cè)任務(wù)的資源分配的方式來(lái)分配感測(cè)任務(wù)。

表1中針對(duì)每個(gè)組和傳感器節(jié)點(diǎn)的信息可以包括其他信息。例如，該表可以存儲(chǔ)操作資源限制，例如每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的最近的電池電荷，或資源限制(例如電池電荷)警報(bào)的預(yù)定最小報(bào)警級(jí)別。該表還可存儲(chǔ)通信參數(shù)，或其它信息。

傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器可以請(qǐng)求或周期性地接收或時(shí)時(shí)地接收標(biāo)識(shí)每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的能力和限制的傳感器能力報(bào)告。在一些實(shí)施方式中，傳感器能力報(bào)告可以是傳送環(huán)境測(cè)量的通信的部分。來(lái)自每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的該傳感器能力報(bào)告可以包括上述標(biāo)識(shí)的信息，或針對(duì)每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的感興趣的任意其他信息。

傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器可以使用表1中的信息，或者與其類似的表來(lái)執(zhí)行管理任務(wù)。例如，該傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器可以從傳感器節(jié)點(diǎn)接收傳感器能力報(bào)告，或環(huán)境測(cè)量，包括資源限制報(bào)警。這樣的報(bào)警的一個(gè)示例可以被傳達(dá)以警告進(jìn)行報(bào)告的傳感器節(jié)點(diǎn)的電池的低電池電荷。傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器可以從其所在的組移除該進(jìn)行報(bào)告的傳感器節(jié)點(diǎn)，并用與該傳感器節(jié)點(diǎn)上下文相關(guān)并能夠執(zhí)行相同感測(cè)任務(wù)的另一傳感器節(jié)點(diǎn)來(lái)代替該傳感器節(jié)點(diǎn)。可替換地，具有資源限制的傳感器節(jié)點(diǎn)可以只是停止發(fā)送用于共位檢測(cè)的上下文信息。在這種情況下，傳感器節(jié)點(diǎn)被自動(dòng)退出該組和任務(wù)分配，且網(wǎng)絡(luò)自我重新組織剩余的傳感器節(jié)點(diǎn)。

在另一實(shí)施方式中，傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器可以設(shè)置并調(diào)整資源限制的閾值。傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器可以暫時(shí)降低特定資源的閾值報(bào)警級(jí)別以便繼續(xù)工作。例如，該傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器可以將電池電荷閾值等級(jí)設(shè)置更低以維持操作。

注意的是，在形成如上所述的組和子組，可以使用上述的壓縮感測(cè)方法執(zhí)行上下文相似性度量，其中環(huán)境測(cè)量作為稀疏表示被傳遞。上下文相似性測(cè)量可以基于環(huán)境測(cè)量之間的互相關(guān)確定，并可以涉及接收環(huán)境測(cè)量作為子采樣稀疏表示并從該子采樣稀疏表示重構(gòu)稀疏事件。在通過選擇減少的系數(shù)集合進(jìn)行子采樣之前可以使用數(shù)字傅里葉變換來(lái)處理環(huán)境測(cè)量?？梢允褂脭?shù)值優(yōu)化、消除濾波器方法來(lái)執(zhí)行重構(gòu)。

還應(yīng)當(dāng)注意，傳感器可以使用包括以下的感測(cè)形態(tài)：

1.音頻，

2.在特定頻率的音頻，

3.光照明，

4.溫度，

5.聲壓級(jí)，

6.加速度，

7.pH水平，以及

8.在之前物理事件之后的時(shí)間延遲的物理事件。

在一些實(shí)施方式中，上下文相似性至少部分地基于不是同時(shí)的事件。在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)或節(jié)點(diǎn)子集，事件不必是同時(shí)的空間事件。例如通過確定對(duì)應(yīng)于相似性度量的最大相關(guān)值的延遲來(lái)檢測(cè)時(shí)間相似性。因此，檢測(cè)相似性(例如使用相關(guān)方法)具有延遲值。在上下文相似性可以基于不同時(shí)事件的實(shí)施方式中，比較環(huán)境測(cè)量的步驟包括通過標(biāo)識(shí)包括時(shí)間延遲的最大互相關(guān)將環(huán)境測(cè)量標(biāo)識(shí)為包括共同事件。

如果上下文事件是靜止的而節(jié)點(diǎn)是移動(dòng)的，或該事件是移動(dòng)的而所述節(jié)點(diǎn)是靜止的，或者如果所有部件處于運(yùn)動(dòng)中，則上下文相似性測(cè)量具有時(shí)間分量。即，檢測(cè)相似性具有一定的時(shí)間延遲。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和上下文事件的源的相對(duì)速度(例如氣象征兆的運(yùn)動(dòng))可以根據(jù)相似性計(jì)算中的延遲來(lái)確定。

圖13是傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)236的示意圖，包括在網(wǎng)絡(luò)236范圍內(nèi)觀測(cè)相同物理事件的一組傳感器。網(wǎng)絡(luò)236中的傳感器節(jié)點(diǎn)與M2M網(wǎng)關(guān)239通信。傳感器節(jié)點(diǎn)包括使用不同形態(tài)的多個(gè)傳感器，并被配置成在多形態(tài)上下文中測(cè)量物理事件。圖13示出了感興趣的上下文的范圍(物理事件)可以不延伸至整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。只有該范圍內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)可以被分類為相關(guān)節(jié)點(diǎn)并被分配用于與該物理事件相關(guān)的感測(cè)任務(wù)。

圖13示出了一組傳感器節(jié)點(diǎn)238(用交叉線陰影標(biāo)出的)被確定為觀察網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的相同的上下文(例如，相同的物理事件x(t))。該組傳感器節(jié)點(diǎn)238定義可以被分配用于與物理事件x(t)相關(guān)的感測(cè)任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)236的范圍。

在圖13中的示例性實(shí)施方式示出了網(wǎng)絡(luò)中的傳感器不需要是一樣的。物理事件，例如聲壓級(jí)變化的樣式，不管采樣頻率如何對(duì)每個(gè)傳感器看起來(lái)相似。不同的傳感器節(jié)點(diǎn)可以被分類到相關(guān)節(jié)點(diǎn)的組中，包括分組測(cè)量不同形態(tài)的傳感器節(jié)點(diǎn)。物理事件可以激發(fā)若干不同形態(tài)。例如，開門的這一物理事件可以導(dǎo)致發(fā)出聲音、壓力水平變化、加速度以及甚至照明變化。因此，從給定節(jié)點(diǎn)集合傳送的標(biāo)準(zhǔn)化稀疏事件可以與傳感器形態(tài)無(wú)關(guān)。

沒必要傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有相同的傳感器能力和傳感器數(shù)量。當(dāng)所有共位的節(jié)點(diǎn)被分配給給定的上下文感測(cè)任務(wù)時(shí)，節(jié)點(diǎn)組中可用的其它形態(tài)也可以被捕獲。當(dāng)創(chuàng)建傳感器組時(shí)，關(guān)于相關(guān)網(wǎng)絡(luò)傳感器節(jié)點(diǎn)的可用能力的信息可以與關(guān)于傳感器節(jié)點(diǎn)的其他信息被存儲(chǔ)。當(dāng)完成組分配時(shí)，網(wǎng)關(guān)或服務(wù)器可以請(qǐng)求這些傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)視一個(gè)或多個(gè)另外的預(yù)定形態(tài)。如果所需形態(tài)的總數(shù)量大于相關(guān)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，則一些節(jié)點(diǎn)被分配多于一個(gè)的傳感器形態(tài)。例如，可能發(fā)生網(wǎng)絡(luò)基于檢測(cè)的聲壓級(jí)事件被分配，同時(shí)例如溫度和照明的多于兩種的另外的形態(tài)被請(qǐng)求。如果發(fā)現(xiàn)僅兩個(gè)節(jié)點(diǎn)正檢測(cè)相同的聲音事件，則這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)被指派同時(shí)貢獻(xiàn)多于一個(gè)傳感器。任務(wù)可以不與任何其他節(jié)點(diǎn)共享。

在一些實(shí)施方式中，檢測(cè)相同上下文的共位傳感器節(jié)點(diǎn)可以不同分配感測(cè)任務(wù)以節(jié)省資源。期望的是每個(gè)相關(guān)傳感器節(jié)點(diǎn)被分配最小的感測(cè)任務(wù)集合，即，最小數(shù)量的形態(tài)，以節(jié)約電池和傳輸帶寬或其它資源。也就是說，為每個(gè)測(cè)量任務(wù)分配最小數(shù)量的傳感器節(jié)點(diǎn)和傳感器。

可以使用一個(gè)或多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)集合來(lái)執(zhí)行上述的上下文相似性分析。具有多個(gè)重疊集合的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞臉?gòu)造可以根據(jù)相似性分析的結(jié)果來(lái)執(zhí)行。傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器基于一個(gè)或多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)在不同位置檢測(cè)的事件將網(wǎng)絡(luò)組織成子組?；谙嗨菩院凸参还烙?jì)結(jié)果，傳感器節(jié)點(diǎn)可同時(shí)被分類在多于一個(gè)子組。也就是說，傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)可以具有多個(gè)重疊的子組，在這種情況下，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和拓?fù)湎鄬?duì)于彼此可以便于被分析。在這種情況下，例如，即使只有有限數(shù)量的傳感器節(jié)點(diǎn)具有顯式位置信息，也可以確定整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)確拓?fù)洹Ｗ⒁獾氖怯刹煌木W(wǎng)絡(luò)子組檢測(cè)到的唯一事件可以包括一個(gè)或多個(gè)不同的形態(tài)，因?yàn)榭梢允褂靡粋€(gè)或多個(gè)傳感器信號(hào)同時(shí)進(jìn)行上下文分析。

圖14是示出基于上下文相似性分組連接的傳感器并將組映射在一起的示例的示意圖。圖14示出了第一傳感器節(jié)點(diǎn)組240、第二傳感器節(jié)點(diǎn)組242以及第三傳感器節(jié)點(diǎn)組244，檢測(cè)圖14中用不同類型的陰影(分別是交叉線陰影、點(diǎn)陰影和垂直線陰影)標(biāo)識(shí)的不同上下文。每組中的檢測(cè)多于一個(gè)上下文的傳感器節(jié)點(diǎn)被標(biāo)記為兩種類型的陰影。例如，傳感器節(jié)點(diǎn)組3中的傳感器節(jié)點(diǎn)246檢測(cè)垂直線陰影上下文與交叉線陰影上下文。檢測(cè)多于一個(gè)上下文可以在不同的時(shí)間窗口中或甚至在不同的形態(tài)中同時(shí)發(fā)生。例如，傳感器可以正檢測(cè)不同的頻率范圍中的不同的音頻事件(音頻上下文)。

在一些實(shí)施中，組中的至少一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)可被提供精確的位置信息，例如從GPS(全球定位系統(tǒng))設(shè)備提供，或通過已經(jīng)建立固定的已知位置并記錄在傳感器節(jié)點(diǎn)(例如，在安裝時(shí))中來(lái)提供。在實(shí)施中，具有已知位置的至少一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，或錨點(diǎn)傳感器節(jié)點(diǎn)、一組傳感器節(jié)點(diǎn)可被錨定到相對(duì)于其他傳感器節(jié)點(diǎn)的錨點(diǎn)傳感器節(jié)點(diǎn)的絕對(duì)地理位置。另外，網(wǎng)絡(luò)中的控制節(jié)點(diǎn)或其它傳感器節(jié)點(diǎn)可以具有關(guān)于在一些組中檢測(cè)到的上下文的位置的先驗(yàn)知識(shí)。例如，聲源的位置可以是已知。然而，錨點(diǎn)傳感器節(jié)點(diǎn)不需要在每一組中。例如，在圖14中的圖中，第一傳感器節(jié)點(diǎn)組240包括第一錨點(diǎn)傳感器節(jié)點(diǎn)245和第二傳感器節(jié)點(diǎn)組242包括第二錨點(diǎn)傳感器節(jié)點(diǎn)247?；趶膱?zhí)行上下文相似性測(cè)量得到的每個(gè)組中的傳感器節(jié)點(diǎn)的陰影示出的上下文檢測(cè)，可以生成拓?fù)溆成?50，其描繪了每個(gè)組240、242/244相對(duì)彼此的位置。使用錨點(diǎn)傳感器節(jié)點(diǎn)245、247的位置而不需另外的知識(shí)可以在傳感器節(jié)點(diǎn)的映射上以合理的精度定位第三傳感器節(jié)點(diǎn)組244。

根據(jù)示例實(shí)施中，錨點(diǎn)傳感器節(jié)點(diǎn)245或247可以用作上下文信息分析的發(fā)起者。當(dāng)進(jìn)行上下文相似性分析(其作為共位估計(jì)來(lái)操作)時(shí)，來(lái)自其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)與錨點(diǎn)傳感器節(jié)點(diǎn)245或247進(jìn)行比較。如果位置信息可用，則被分類到具有上下文相似性的相同共位組中的傳感器節(jié)點(diǎn)被分配錨點(diǎn)傳感器節(jié)點(diǎn)245或247的位置數(shù)據(jù)。傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器然后可以基于該位置分配傳感器用于專用測(cè)量任務(wù)。

關(guān)于傳感器節(jié)點(diǎn)組，例如圖14中的第一組240，包括錨點(diǎn)傳感器節(jié)點(diǎn)245，傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器可以接收該組240中的傳感器節(jié)點(diǎn)的位置。該位置可以根據(jù)例如GPS讀數(shù)來(lái)確定的，或根據(jù)在傳感器節(jié)點(diǎn)安裝和配置期間已經(jīng)被標(biāo)識(shí)的來(lái)確定，或從某其他合適的源來(lái)確定。傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器然后可以將該傳感器節(jié)點(diǎn)的位置存儲(chǔ)在例如傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)中，諸如表1描述的數(shù)據(jù)庫(kù)中。在示例實(shí)施中，傳感器節(jié)點(diǎn)可以被標(biāo)識(shí)為錨點(diǎn)傳感器節(jié)點(diǎn)。錨點(diǎn)傳感器節(jié)點(diǎn)的位置可以被指派給上下文相關(guān)的組240中的其它傳感器節(jié)點(diǎn)。

圖15是示出基于上下文相似性傳感器節(jié)點(diǎn)被添加或從感測(cè)任務(wù)移除的示意圖。在圖15中，傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)251包括檢測(cè)由點(diǎn)陰影指示的相同上下文的第一傳感器節(jié)點(diǎn)組252。第一傳感器節(jié)點(diǎn)組252中的傳感器節(jié)點(diǎn)是上下文相關(guān)的，或共位的。由交叉線陰影指示的第二傳感器節(jié)點(diǎn)組253被分配捕獲具有感興趣形態(tài)的物理事件的感測(cè)任務(wù)(如以上參考圖12所述的)。圖15中的示例示出了當(dāng)確定傳感器節(jié)點(diǎn)能夠檢測(cè)相同物理事件時(shí)這些傳感器節(jié)點(diǎn)如何可以被分類到相關(guān)組中。傳感器節(jié)點(diǎn)的相關(guān)組然后可以被指派以感測(cè)可以是完全不同形態(tài)的感興趣信號(hào)。如果傳感器節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到相同的上下文，則其被包括在使用相同或不同傳感器的給定形態(tài)的感測(cè)任務(wù)中。相反，如果傳感器節(jié)點(diǎn)不能與其他節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到相同的上下文，則其可以被放棄別分配針對(duì)給定形態(tài)的感測(cè)任務(wù)。

如圖15所示，第一傳感器節(jié)點(diǎn)254是檢測(cè)相同上下文的第一傳感器節(jié)點(diǎn)組252的部分。第一傳感器節(jié)點(diǎn)254已沒有被分配第二傳感器節(jié)點(diǎn)組253中的傳感器節(jié)點(diǎn)的感測(cè)任務(wù)。然而，第一傳感器節(jié)點(diǎn)254是與第二傳感器節(jié)點(diǎn)組253中的其它傳感器節(jié)點(diǎn)上下文相關(guān)的。因此，第一傳感器節(jié)點(diǎn)254可以被分配用于被分配給第二傳感器節(jié)點(diǎn)組253中的其它傳感器節(jié)點(diǎn)的給定形態(tài)的感測(cè)任務(wù)。第二傳感器節(jié)點(diǎn)256是第二傳感器節(jié)點(diǎn)組253的成員，其與第二傳感器節(jié)點(diǎn)組253中的其它傳感器節(jié)點(diǎn)一起被分配感測(cè)任務(wù)。第二傳感器節(jié)點(diǎn)256可能沒有檢測(cè)到第一傳感器節(jié)點(diǎn)組252的共同上下文的物理事件。因此，第二傳感器節(jié)點(diǎn)256可以從第二傳感器節(jié)點(diǎn)組253中被移除。

圖16是示出基于上下文相似性的傳感器節(jié)點(diǎn)分配過程的示例的流程圖。如圖16所示，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)在分配過程中可以發(fā)揮作用。傳感器節(jié)點(diǎn)260向如上所述的傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器傳送至少一個(gè)環(huán)境測(cè)量的形式的上下文數(shù)據(jù)以及輔助信息，其包括關(guān)于該傳感器節(jié)點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)260的傳感器資源的信息。上下文數(shù)據(jù)可以包括用于傳送傳感器信號(hào)或環(huán)境測(cè)量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)格式，并可以在接收環(huán)境測(cè)量的步驟中由傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器接收。傳感器節(jié)點(diǎn)傳送的數(shù)據(jù)可以包括位置信息(如果可得的話)。傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器可以維護(hù)如上參考表1描述的組、子組以及傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)。在在判定框262，該傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器通過比較傳送的具有環(huán)境測(cè)量數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)相關(guān)的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行上下文相似性檢測(cè)。如果數(shù)據(jù)不匹配現(xiàn)有組或錨點(diǎn)節(jié)點(diǎn)的任意，則該節(jié)點(diǎn)不被包括在任何現(xiàn)有的感測(cè)任務(wù)中。但是，在步驟266該數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)為上下文信息(或上下文線索)以在給定傳感器節(jié)點(diǎn)周圍創(chuàng)建新組。之后其它傳感器節(jié)點(diǎn)可以與這些上下文參數(shù)進(jìn)行比較。如果該傳感器節(jié)點(diǎn)具有包括在傳輸中的精確的位置信息，例如GPS坐標(biāo)，則該節(jié)點(diǎn)被分配作為該創(chuàng)建的組內(nèi)的錨點(diǎn)節(jié)點(diǎn)。

在判定框264，該傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器檢查該傳感器節(jié)點(diǎn)260是否具有正確的傳感器集合，具有正確的形態(tài)，可用于特定任務(wù)。例如，如果無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)正進(jìn)行環(huán)境測(cè)量，在給定位置中傳感器檢測(cè)例如類似CO₂條件的任務(wù)可以丟棄沒有例如用于pH等級(jí)測(cè)量的傳感器的傳感器節(jié)點(diǎn)。

在判斷框268，該傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器檢查該傳感器節(jié)點(diǎn)260具有足夠的資源，例如用于持久測(cè)量任務(wù)的電池水平和用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖銐驇?。在判定?68處的檢查可以特別用于具有高采樣和數(shù)據(jù)速率的形態(tài)。如果傳感器節(jié)點(diǎn)260具有足夠的資源，則該傳感器節(jié)點(diǎn)被分配感測(cè)任務(wù)(在步驟272)。取決于可用的傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和需要的任務(wù)冗余，傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器可以在276調(diào)整資源限制。該傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器還可以檢查切換請(qǐng)求并在接收到切換請(qǐng)求的情況下將該傳感器節(jié)點(diǎn)260從任務(wù)移除。

如圖16所示，傳感器節(jié)點(diǎn)260可以對(duì)任務(wù)負(fù)載具有一定程度的控制。在判定框268如果傳感器節(jié)點(diǎn)260確定資源不足夠用于任何新任務(wù)或用于正在進(jìn)行的任務(wù)，或者如果用于上下文相似性分析的捕獲的數(shù)據(jù)不可靠，傳感器節(jié)點(diǎn)260可以停止傳送用于共位估計(jì)過程的上下文參數(shù)?？商鎿Q地，傳感器節(jié)點(diǎn)260可以在數(shù)據(jù)流內(nèi)發(fā)出數(shù)據(jù)切換請(qǐng)求。在這一情況下，該節(jié)點(diǎn)在步驟274在下一個(gè)分析回合從被分配用于感測(cè)任務(wù)的傳感器組中被丟棄。另外，該節(jié)點(diǎn)可以關(guān)閉一個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的傳感器，并因此減輕任務(wù)負(fù)載。

即使節(jié)點(diǎn)被從任務(wù)丟棄，仍然可以保持群組分配。如果傳感器節(jié)點(diǎn)變得可用，例如當(dāng)其獲得充足的資源，如果傳感器節(jié)點(diǎn)保持與上下文相關(guān)的傳感器節(jié)點(diǎn)組上下文相關(guān)，且如果稍后需要額外的測(cè)量冗余，傳感器節(jié)點(diǎn)可以被激活并被指派所討論的感測(cè)任務(wù)。

如上所述，該傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器可以管理和執(zhí)行在任意合適的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)組件上執(zhí)行的涉及上下文相似性測(cè)量的步驟。在一個(gè)實(shí)施方式中，M2M網(wǎng)關(guān)被配置為作為傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器來(lái)操作。在另一實(shí)施方式中，操作為可以連接到傳感器節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點(diǎn)的控制節(jié)點(diǎn)可以被配置為傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器來(lái)操作。除了一個(gè)或多個(gè)傳感器和傳感器資源，控制節(jié)點(diǎn)還可以包括處理器和非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，在該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上存儲(chǔ)有可執(zhí)行指令。傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器使用該指令以在傳感器節(jié)點(diǎn)間分配感測(cè)任務(wù)以及上述的任意方法。在一個(gè)實(shí)施方式中，指令可以實(shí)現(xiàn)由以下偽代碼描述的邏輯：

在另一實(shí)施方式中，傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)可以使用處理器以及非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)來(lái)實(shí)施，在該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上存儲(chǔ)有可執(zhí)行指令。傳感器節(jié)點(diǎn)使用的該指令可實(shí)現(xiàn)由以下偽代碼描述的邏輯：

在一示例性實(shí)施方式中，用于基于上下文相似性的傳感器節(jié)點(diǎn)分組功能、傳感器節(jié)點(diǎn)分類功能、傳感器節(jié)點(diǎn)組管理功能、分配和資源管理功能(例如上述的示例實(shí)施方式)可以被實(shí)現(xiàn)為用于傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)和設(shè)備的軟件更新。此外，可以用專用于給定上下文分析的新傳感器來(lái)升級(jí)傳感器節(jié)點(diǎn)。已知的傳輸協(xié)議和信令機(jī)制可以被用來(lái)支持用于上下文分析和任務(wù)分配而傳遞的消息。

本文描述的系統(tǒng)和方法的實(shí)施方式可以在無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中實(shí)施，該網(wǎng)絡(luò)包括具有不同能力的不同設(shè)備。例如，在大區(qū)域內(nèi)分布的傳感器(例如位于城市界限內(nèi))在共享相似條件的傳感器的子組內(nèi)可以共享監(jiān)視空氣條件、污染和花粉密度的任務(wù)。該傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器可以自動(dòng)地分配監(jiān)視不同區(qū)域中的環(huán)境的傳感器的子集。當(dāng)例如污染的云的現(xiàn)象在較大區(qū)域移動(dòng)時(shí)，可以激活不同的傳感器集合。同時(shí)，組內(nèi)的測(cè)量任務(wù)被共享且基于可用資源被輪轉(zhuǎn)。

在另一示例中，在汽車中提供的傳感器用于監(jiān)測(cè)天氣和交通條件。這種實(shí)施方式可以使用在現(xiàn)有技術(shù)的汽車中發(fā)現(xiàn)的傳感器，如用于空氣溫度、雨、速度和到其他車輛的距離的傳感器。代替收集關(guān)于單獨(dú)的私家車輛的ID或位置的信息，中央服務(wù)器可以基于僅給定的測(cè)量匿名分類移動(dòng)的傳感器，請(qǐng)求相關(guān)共位節(jié)點(diǎn)的集合以捕獲測(cè)量信號(hào)并更新例如天氣預(yù)報(bào)和交通堵塞估計(jì)。蜂窩或其它無(wú)線電接入網(wǎng)絡(luò)連接可使用基于小區(qū)塔的三角測(cè)量提供關(guān)于位置和速度的粗略信息。然而，上下文信息提供用于甚至更精確映射的一種替代方法。這有利于基于位置的服務(wù)的發(fā)展。

一些實(shí)施方式可被實(shí)現(xiàn)在具有嚴(yán)格的功率消耗限制的上下文。環(huán)境傳感器的網(wǎng)絡(luò)可以被實(shí)現(xiàn)在具有向電源再充電或連接的有限可能性的遠(yuǎn)程位置。例如，為了收獲優(yōu)化而測(cè)量土壤的傳感器被期望工作數(shù)年而不用任何再充電的可能性。在這種情況下，在相似上下文中操作的節(jié)點(diǎn)可以共享感測(cè)任務(wù)，并由此降低功耗。

III.自組織無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)

目前公開的是系統(tǒng)和方法，其中，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)基于上下文相似性自組織。

無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)中的傳感器節(jié)點(diǎn)使用傳感器節(jié)點(diǎn)的感測(cè)能力從環(huán)境獲取數(shù)據(jù)并通過該網(wǎng)絡(luò)將結(jié)果廣播到網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用接口或數(shù)據(jù)庫(kù)。在示例性實(shí)施方式中，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)用預(yù)定傳感器集合捕獲本地上下文并將該信息與網(wǎng)絡(luò)中的其他傳感器節(jié)點(diǎn)共享。傳感器節(jié)點(diǎn)可以應(yīng)用稀疏域測(cè)量信號(hào)，或在稀疏域內(nèi)變換信號(hào)，然后利用壓縮感測(cè)，如上參考圖2至圖7所述。稀疏表示的環(huán)境測(cè)量提供關(guān)于WSN中的傳感器節(jié)點(diǎn)的環(huán)境的上下文線索。

在示例性實(shí)施方式中，使用稀疏域測(cè)量和壓縮感測(cè)生成的上下文線索被傳送給至少在距離一個(gè)或兩個(gè)跳以內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)的其他傳感器節(jié)點(diǎn)。傳感器節(jié)點(diǎn)可以限制上下文線索只傳輸給傳感器節(jié)點(diǎn)的子集。在一示例性實(shí)施方式中，傳感器節(jié)點(diǎn)首先使用標(biāo)準(zhǔn)鄰居檢測(cè)方法(例如根據(jù)移動(dòng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)(MANET)鄰居發(fā)現(xiàn)協(xié)議(NHDP)的方法)搜索其鄰近節(jié)點(diǎn)。傳感器節(jié)點(diǎn)然后共享上下文線索，并請(qǐng)求與最近的鄰居進(jìn)行相似性分析。

值得注意的是，根據(jù)MANET NHDP的用于搜索鄰近網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)方法基于標(biāo)準(zhǔn)無(wú)線電連接性。無(wú)線連接被建立用于在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間傳送信息，并轉(zhuǎn)發(fā)消息到控制WSN的服務(wù)提供商。傳感器節(jié)點(diǎn)與最近鄰居共享信息以節(jié)省功率并最小化無(wú)線電干擾。

如本文所使用的術(shù)語(yǔ)“跳”指?jìng)鞲衅鞴?jié)點(diǎn)與任意方向中的傳感器節(jié)點(diǎn)的最近的鄰居的任意一個(gè)之間的距離。術(shù)語(yǔ)“跳”不是指任何具體的距離，只是在直接鄰近的傳感器節(jié)點(diǎn)之間的無(wú)論什么距離。

在示例實(shí)施方式中，WSN中的傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行相對(duì)于每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的鄰居的上下文相似性測(cè)量。當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)確定其與鄰近節(jié)點(diǎn)是上下文相關(guān)的時(shí)，上下文相似性場(chǎng)將上下文相關(guān)的傳感器節(jié)點(diǎn)在它們各自的位置中包括為一組。根據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)被指派測(cè)量什么，上下文相似性場(chǎng)可表示或標(biāo)識(shí)物理現(xiàn)象、事件或發(fā)生。例如，上下文相似性場(chǎng)可以表示天氣現(xiàn)象(陣風(fēng)、雨云、即將覆蓋太陽(yáng)能面板場(chǎng)的云)、田地的濕度/養(yǎng)分、建筑物中的溫度情況、城市界限內(nèi)的花粉云、河流中的漏油、城市上空的氣云，等。

上下文相似性場(chǎng)可以具有比單個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的一個(gè)或兩個(gè)跳的鄰居明顯更大的范圍。在示例實(shí)施方式中，連接到具有上下文相似性的另一傳感器節(jié)點(diǎn)的傳感器節(jié)點(diǎn)可以進(jìn)一步在一個(gè)或兩個(gè)跳內(nèi)的自己的鄰居中轉(zhuǎn)發(fā)上下文相似性請(qǐng)求。上下文相似性場(chǎng)分析擴(kuò)展為以逐跳方式通過ad hoc網(wǎng)絡(luò)傳播相似性請(qǐng)求。相似性請(qǐng)求的傳播可以繼續(xù)，只要有傳感器節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到與該起始節(jié)點(diǎn)的上下文相似性。當(dāng)檢測(cè)到的上下文線索最終不同時(shí)，達(dá)到了場(chǎng)邊界。

當(dāng)一個(gè)或兩個(gè)跳范圍內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)接收到上下文線索數(shù)據(jù)并在其自己的周圍上下文內(nèi)檢測(cè)到相應(yīng)的相似性，該過程可以通過擴(kuò)展分析區(qū)域繼續(xù)另一一個(gè)或兩個(gè)跳范圍。圖17示出了一傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)280，其中發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)282發(fā)送具有上下文線索的上下文相似性請(qǐng)求給一跳范圍內(nèi)的鄰居中的其他節(jié)點(diǎn)。如圖17中所示，發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)282發(fā)送上下文相似性請(qǐng)求292中的上下文線索給一跳距離的鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)284。鄰近節(jié)點(diǎn)284確定它檢測(cè)與發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)282相同的上下文，并還將上下文相似性請(qǐng)求294轉(zhuǎn)發(fā)到一跳范圍內(nèi)的其他傳感器節(jié)點(diǎn)，例如下一個(gè)鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)286。在一些實(shí)施方式中，上下文相似性請(qǐng)求包括發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)282的上下文線索、檢測(cè)上下文相似性的所有傳感器節(jié)點(diǎn)列表以及以跳數(shù)為單位的距離。發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)282可以發(fā)送上下文相似性請(qǐng)求292到一跳內(nèi)的任意或每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，如在圖17中288所指示的。類似地，鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)284可以發(fā)送上下文相似性請(qǐng)求294至其一跳范圍內(nèi)的任意或每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)(在290指示的)。注意的是，在上下文相似性請(qǐng)求中提供的信息可以取決于具體實(shí)現(xiàn)。包含在上下文相似性請(qǐng)求中的信息的任意數(shù)據(jù)集合或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的規(guī)范不是限制性的。

圖18是示出用于在傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)(例如圖17中示出的傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)280)中得到上下文相似性場(chǎng)的方法300的操作的流程圖。在步驟302，第一傳感器節(jié)點(diǎn)(例如，圖17中的鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)284)進(jìn)行傳感器測(cè)量，以得到第一環(huán)境測(cè)量。在步驟304，第一傳感器節(jié)點(diǎn)從第二傳感器節(jié)點(diǎn)(例如圖17中的發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)282)接收包含第二環(huán)境測(cè)量作為上下文線索的上下文請(qǐng)求消息。在步驟306，第一傳感器節(jié)點(diǎn)基于第一環(huán)境測(cè)量(來(lái)自第一傳感器節(jié)點(diǎn)的上下文線索)與第二環(huán)境測(cè)量(來(lái)自第二傳感器節(jié)點(diǎn)的上下文線索)之間的比較來(lái)確定上下文相似性等級(jí)。在步驟308，第一傳感器節(jié)點(diǎn)確定的上下文相似性等級(jí)被報(bào)告給第二傳感器節(jié)點(diǎn)。在步驟310，上下文相似性請(qǐng)求消息被轉(zhuǎn)發(fā)到至少第三傳感器節(jié)點(diǎn)(例如，圖17中下一個(gè)鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)286)。接收上下文相似性請(qǐng)求消息的第三傳感器節(jié)點(diǎn)和其他傳感器節(jié)點(diǎn)然后可以執(zhí)行圖18中的方法300，使得上下文相似性請(qǐng)求消息通過傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)傳播。

參照?qǐng)D17，發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)282發(fā)送相似性請(qǐng)求，其具有時(shí)間戳，可以提供用于可用上下文線索的分析窗口。接收傳感器節(jié)點(diǎn)可包括環(huán)形緩沖器或其它存儲(chǔ)機(jī)制，用于存儲(chǔ)類似類型的上下文線索，從而可進(jìn)行比較。使用壓縮感測(cè)方式的稀疏域處理產(chǎn)生上下文線索的簡(jiǎn)單的、低復(fù)雜度計(jì)算。稀疏表示的上下文線索還需要比原始高采樣率測(cè)量數(shù)據(jù)更少量的存儲(chǔ)空間。

可以優(yōu)選的是，在一些實(shí)施方式中，在上下文相似性請(qǐng)求通過傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)280傳播時(shí)包括發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)282生成的上下文線索。上下文相似性可以逐步逐跳改變，且超過檢測(cè)的場(chǎng)的上下文相似性可能不被檢測(cè)到。轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)282的上下文并相對(duì)于發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)282的上下文進(jìn)行本地比較，還可以揭示上下文場(chǎng)的時(shí)間演變。隨著與上下文場(chǎng)相關(guān)聯(lián)的事件可以以某速度在空間上演變，上下文的時(shí)間差提供另外的信息。當(dāng)從起點(diǎn)開始針對(duì)上下文線索進(jìn)行上下文相似性測(cè)量，可以檢測(cè)到空間和時(shí)間共位。

當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)接收上下文線索并請(qǐng)求檢查相應(yīng)的相似度，回復(fù)消息被傳送給請(qǐng)求傳感器節(jié)點(diǎn)以將該回復(fù)消息轉(zhuǎn)發(fā)回發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)282。該回復(fù)消息包含上下文相似性分析結(jié)果?；貜?fù)消息可以包含二進(jìn)制(對(duì)上下文相似性是/否)或者例如，關(guān)于上下文相似性的在范圍[0…1]的概率線索。在一些實(shí)施方式中，概率線索可以提供強(qiáng)度參數(shù)，其可用于分類所產(chǎn)生的上下文相似性場(chǎng)。上下文線索中的時(shí)差可以被報(bào)告，其具有時(shí)間戳，指示匹配的線索的定時(shí)。另外，傳感器節(jié)點(diǎn)可用于基于另一形態(tài)或可用于傳感器節(jié)點(diǎn)的所有形態(tài)的上下文線索進(jìn)行回復(fù)。

傳感器節(jié)點(diǎn)，例如圖17中的鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)284，轉(zhuǎn)發(fā)上下文相似性請(qǐng)求，即使沒有檢測(cè)到上下文相似性。當(dāng)以跳數(shù)為單位的距離最后檢測(cè)到上下文相似性的傳感器節(jié)點(diǎn)的距離超過閾值或過沖(overshoot)跳躍計(jì)數(shù)，傳感器節(jié)點(diǎn)可以停止轉(zhuǎn)發(fā)該上下文相似性請(qǐng)求。在一個(gè)示例實(shí)施中，該過沖跳躍計(jì)數(shù)可以是四跳。特定的閾值可以取決于特定的實(shí)現(xiàn)。過沖跳躍計(jì)數(shù)提供當(dāng)上下文場(chǎng)的邊緣足夠遠(yuǎn)離時(shí)停止分析的指示。該閾值可以通過在上下文相似性請(qǐng)求消息中包括從發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)282起已經(jīng)進(jìn)行的跳數(shù)以及沒有檢測(cè)到上下文相似性時(shí)已進(jìn)行的跳數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此當(dāng)在沒有檢測(cè)到上下文相似性向發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)282進(jìn)行了預(yù)定數(shù)量的跳躍時(shí)可以停止上下文相似性場(chǎng)映射。如果在過沖時(shí)段內(nèi)檢測(cè)到相似性，則相應(yīng)的跳躍計(jì)數(shù)可以被重置為零。

當(dāng)節(jié)點(diǎn)將該請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，其向前一個(gè)節(jié)點(diǎn)報(bào)告回相似性發(fā)現(xiàn)以及以跳躍數(shù)為單位的節(jié)點(diǎn)之間的距離。因此，對(duì)上下文相似性以及節(jié)點(diǎn)的共位的知識(shí)在這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)中增加。

圖19是一個(gè)示出發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)322開始并傳遞給第三鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)328的上下文相似性請(qǐng)求的通信的消息流圖?？梢皂憫?yīng)于上下文服務(wù)320的服務(wù)請(qǐng)求330開始上下文相似性分析，該上下文服務(wù)320可以通過可用于傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)被訪問。服務(wù)請(qǐng)求330被傳輸至發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)322。在一實(shí)施實(shí)施中，該發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)322由上下文服務(wù)320從網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)選擇。發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)322可以被指定為用作發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)，或可以依據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)的能力在任意給定時(shí)間選擇任意傳感器節(jié)點(diǎn)。

響應(yīng)于接收到服務(wù)請(qǐng)求330，發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)322發(fā)送第一上下文相似性請(qǐng)求332到其鄰近的傳感器節(jié)點(diǎn)324。上下文相似性請(qǐng)求332可以包括用于發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)322的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符(100)、上下文線索數(shù)據(jù)以及時(shí)間戳。第一鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)324接收第一上下文相似性請(qǐng)求332并作為響應(yīng)，執(zhí)行發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)330提供的上下文線索數(shù)據(jù)與第一鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)324使用其傳感器的一個(gè)或多個(gè)生成的上下文線索之間的相似性檢查334。第一鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)324還將跳躍計(jì)數(shù)器增1，并將第二上下文相似性請(qǐng)求336發(fā)送到第二鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)326。

響應(yīng)于第一上下文相似性請(qǐng)求332，第一鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)324還發(fā)送回復(fù)消息338到發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)322。第一鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)回復(fù)消息338包括作為發(fā)起回復(fù)消息338的傳感器節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符(101)、上下文相似性結(jié)果、當(dāng)接收到上下文相似性請(qǐng)求332時(shí)的跳躍計(jì)數(shù)，以及轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)列表，其是空的，因?yàn)樯舷挛南嗨菩哉?qǐng)求332沒有被轉(zhuǎn)發(fā)給第一鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)324，但是而是直接從發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)322被發(fā)送?；貜?fù)消息338還可以包括與第一鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)324有關(guān)的一組上下文參數(shù)。這些上下文參數(shù)可以包括例如，用于上下文相似性測(cè)量的形態(tài)、位置信息、關(guān)于傳感器節(jié)點(diǎn)上的傳感器的信息和其它信息。

第二鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)326接收第二上下文相似性請(qǐng)求336，其包括轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符，其僅是第一鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)324的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符(101)。第二上下文相似性請(qǐng)求336還包括發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)322的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符(100)、發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)322的上下文線索數(shù)據(jù)以及時(shí)間戳。第二鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)326執(zhí)行發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)330生成的上下文線索數(shù)據(jù)與第二鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)326使用其傳感器的一個(gè)或多個(gè)生成的上下文線索之間的上下文相似性檢查342。第二鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)326將跳躍計(jì)數(shù)器增1并發(fā)送第三上下文相似性請(qǐng)求344到第三鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)328。

響應(yīng)于第二上下文相似性請(qǐng)求336，第二鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)326還發(fā)送回復(fù)消息346給第一鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)324以中繼到發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)322?；貜?fù)消息346被發(fā)送給第一鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)324，其作為發(fā)送上下文相似性請(qǐng)求的傳感器節(jié)點(diǎn)，第二鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)326正回復(fù)該上下文相似性請(qǐng)求。第二鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)回復(fù)消息346包括其作為發(fā)起回復(fù)消息346的傳感器節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)識(shí)別符(102)、上下文相似性結(jié)果、當(dāng)接收到第二上下文相似性請(qǐng)求336時(shí)的跳躍計(jì)數(shù)、包括第一鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)324的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符(101)的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)列表以及與第二鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)326有關(guān)的一組上下文參數(shù)。第一鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)324根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的順序接收第二鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)回復(fù)消息346。第二鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)326向發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)322中繼回復(fù)消息(作為回復(fù)消息348)。

第三鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)328接收第三上下文相似性請(qǐng)求344，其包括轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符，其是第二鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)326和第一鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)324的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符(101，102)。第三上下文相似性請(qǐng)求344還包括發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)322的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符(100)、發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)322的上下文線索數(shù)據(jù)以及時(shí)間戳。第三鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)328執(zhí)行發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)330生成的上下文線索數(shù)據(jù)與第三鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)328使用其傳感器的一個(gè)或多個(gè)生成的上下文線索之間的上下文相似性檢查350。第三鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)328還將跳躍計(jì)數(shù)增1。

在圖19中所示的實(shí)施方式中，第三鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)328是示例中示出的最后的傳感器節(jié)點(diǎn)。第三鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)328可發(fā)送第四上下文相似性請(qǐng)求(未示出)。傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)可以包括多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，通過該傳感器節(jié)點(diǎn)上下文相似性請(qǐng)求可以繼續(xù)傳播。該過程可繼續(xù)，直到?jīng)]有其它傳感器節(jié)點(diǎn)能夠接收上下文相似性請(qǐng)求，直至最大跳躍計(jì)數(shù)被提供并達(dá)到，或直到不再檢測(cè)到上下文相似性(在預(yù)定的過沖跳躍計(jì)數(shù)之后)。

響應(yīng)于第三上下文相似性344，第三鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)328還發(fā)送回復(fù)消息352給第二鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)326以中繼到發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)322?；貜?fù)消息352被發(fā)送到第二鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)326，其作為發(fā)送上下文相似性請(qǐng)求的傳感器節(jié)點(diǎn)，第三鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)328正回復(fù)該請(qǐng)求。第三鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)回復(fù)消息352包括作為發(fā)起回復(fù)消息352的傳感器節(jié)點(diǎn)的其節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符(103)、上下文相似性結(jié)果、當(dāng)接收到第三上下文相似性請(qǐng)求344時(shí)的跳躍計(jì)數(shù)、包括第二鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)326和第一鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)324的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)符(101，102)的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)列表以及與第三鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)328有關(guān)的一組上下文參數(shù)。第三鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)回復(fù)消息352根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的順序由第二鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)326接收。第二鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)328將回復(fù)消息中繼到第二鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)324作為回復(fù)消息354。第二鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)324將回復(fù)消息中繼到發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)322作為回復(fù)消息356。

發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)322可以在其一跳范圍內(nèi)的鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)的任意或每個(gè)發(fā)起圖19中所示的上下文相似性請(qǐng)求消息流。例如，在圖17中的傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)280，發(fā)起傳感器282可以將上下文相似性請(qǐng)求傳輸?shù)狡湟惶秶?88中的其它三個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)。

當(dāng)發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)322接收回復(fù)消息338、348、356時(shí)，回復(fù)消息可被傳送到上下文服務(wù)320以提供分析的結(jié)果。發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)322可以在從其一跳鄰居(例如第一鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)324)接收回復(fù)消息之后發(fā)送第一服務(wù)回復(fù)消息340。發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)322還可以在接收到回復(fù)消息356之后發(fā)送第二服務(wù)回復(fù)消息358，其是來(lái)自在圖19中所示的網(wǎng)絡(luò)邊緣的第三鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)328的回復(fù)。服務(wù)回復(fù)消息340和358可以包括上下文相似性場(chǎng)拓?fù)?或上下文相關(guān)的傳感器節(jié)點(diǎn)的映射)、網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)中的可用傳感器的列表以及時(shí)間戳。回復(fù)消息340和358還可以包括或多或少的信息，這取決于控制服務(wù)320與發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)322之間建立的協(xié)議。

上下文相似性請(qǐng)求可以在一個(gè)或兩個(gè)跳范圍中的傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)被傳送。在示例性實(shí)施方式中，傳輸可以被設(shè)置以通過最小化傳輸資源使用來(lái)提高效率。例如，可以在實(shí)時(shí)協(xié)議(RTP)有效負(fù)荷中例如JSON(JavaScript Object Notation)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中量化并包格式化變換系數(shù)。壓縮域變換系數(shù)例如是聯(lián)合量化的向量。因此，使用標(biāo)準(zhǔn)向量量化工具，所有系數(shù)在單個(gè)向量中。該比特流可以進(jìn)一步被熵編碼，例如使用Huffman編碼。可替換地，每個(gè)變換系數(shù)是標(biāo)量量化，并還被熵編碼以降低比特流大小。在一些實(shí)施方式中使用的一個(gè)用計(jì)算量輕的方法是將變換系數(shù)包格式化為JSON數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的浮點(diǎn)數(shù)。

JSON數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)還可以包含發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)ID、在消息被轉(zhuǎn)發(fā)多次的情況下每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)傳感器節(jié)點(diǎn)的傳感器節(jié)點(diǎn)ID、跳躍數(shù)量(已經(jīng)轉(zhuǎn)發(fā)消息的次數(shù))、沒有檢測(cè)到相似性的傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)量以及應(yīng)用的形態(tài)和對(duì)應(yīng)于上下文線索的分析窗口的開始和結(jié)束的時(shí)間戳的指示符。此外，上下文相似性請(qǐng)求消息可以包含對(duì)要被分析的另外形態(tài)的請(qǐng)求。也就是說，傳感器節(jié)點(diǎn)可以請(qǐng)求具有一個(gè)或多個(gè)另外形態(tài)的另一組上下文線索。下文示出了上下文相似性請(qǐng)求的JSON數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的示例。下面的示例JSON數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含作為數(shù)值的占位符的斜體文本。傳感器節(jié)點(diǎn)ID等是可以被插入的值的示例?？梢云谕麑⑸舷挛南嗨菩詧?chǎng)范圍限制在該傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。如果感興趣的是靠近發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)的現(xiàn)象，則還可以限定最大跳躍數(shù)。

JSON格式的請(qǐng)求1的示例

在一示例性實(shí)施方式中，對(duì)上下文相似性請(qǐng)求消息的回復(fù)可以被實(shí)現(xiàn)為包含上下文相似性分析的結(jié)果的另一JSON數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方式中，上下文相似性分析的結(jié)果可基于例如相關(guān)結(jié)果被提供為在范圍[0…1]內(nèi)的概率值。在其它實(shí)施方式中，上下文相似性分析的結(jié)果簡(jiǎn)單的是比較相關(guān)與預(yù)定閾值得到的二進(jìn)制真/假標(biāo)志。對(duì)應(yīng)于匹配的一組上下文線索的時(shí)間戳可被包括以指示上下文場(chǎng)的時(shí)移或演變。另外，回復(fù)消息包含傳感器節(jié)點(diǎn)ID、一直向給定節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)該請(qǐng)求的節(jié)點(diǎn)列表、該節(jié)點(diǎn)具有的最近鄰居以及可能地具有一個(gè)或多個(gè)另外形態(tài)的一組上下文線索、以及相應(yīng)的傳感器ID。

JSON格式的請(qǐng)求2的示例

當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)從鄰近節(jié)點(diǎn)接收上下文相似性分析請(qǐng)求時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)檢查發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)的ID。如果接收傳感器節(jié)點(diǎn)已經(jīng)從另一傳感器節(jié)點(diǎn)接收到來(lái)自該同一傳感器節(jié)點(diǎn)的請(qǐng)求，則其忽略該請(qǐng)求。這防止網(wǎng)絡(luò)上的冗余傳輸。如果來(lái)自相同發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)的重復(fù)的上下文相似性請(qǐng)求具有更短路線(如果從發(fā)起節(jié)點(diǎn)的跳躍計(jì)數(shù)低于較早的請(qǐng)求，則這可被檢測(cè)到)，則該傳感器節(jié)點(diǎn)可以用更低的距離信息再次重復(fù)回復(fù)消息。發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)然后可以接收更精確的距離信息(測(cè)量為跳躍數(shù))。

上下文相似性場(chǎng)分析和上下文相似性請(qǐng)求消息的傳輸(即請(qǐng)求令牌的傳輸)可以使用類似于圖形理論中Breadh優(yōu)先搜索(BFS)的技術(shù)的技術(shù)被執(zhí)行。如在BFS中，上下文相似性搜索從發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)傳播到所有鄰近節(jié)點(diǎn)。在示例實(shí)施方式中與BFS的一個(gè)不同是上下文相似性請(qǐng)求同時(shí)被轉(zhuǎn)發(fā)到所有鄰近節(jié)點(diǎn)。接收傳感器節(jié)點(diǎn)可以接收多個(gè)上下文相似性請(qǐng)求，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)獨(dú)立處理該上下文相似性請(qǐng)求。傳感器節(jié)點(diǎn)在預(yù)定時(shí)間幀內(nèi)保持跟蹤每個(gè)上下文相似性請(qǐng)求。如果傳感器節(jié)點(diǎn)接收其對(duì)此已經(jīng)提供回復(fù)消息的上下文相似性請(qǐng)求，后面的上下文相似性請(qǐng)求被忽略。因此，整個(gè)搜索通過網(wǎng)絡(luò)經(jīng)由唯一的路徑傳播，不進(jìn)行冗余搜索或回復(fù)消息。

在一些實(shí)施方式中，可以實(shí)施例如深度優(yōu)先搜索(DFS)的技術(shù)，盡管分析可能以更低的效率進(jìn)行。

圖20示出了基于回復(fù)路徑通過傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)360傳播上下文相似性請(qǐng)求以構(gòu)建上下文共位傳感器節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞倪^程。注意的是，上下文相似性分析不限于具有規(guī)則的傳感器拓?fù)涞膫鞲衅鞴?jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)(例如圖20的矩形柵格)?？梢詫?duì)不規(guī)則(例如隨機(jī)分布的)傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱?zhí)行上下文相似性分析。本文公開的系統(tǒng)和方法的示例可以使用能夠自由獨(dú)立移動(dòng)或被移動(dòng)的無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)而被使用。

圖20中的示例示出了傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)360，其中發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)362通過向鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)364發(fā)送上下文相似性請(qǐng)求而已經(jīng)發(fā)起上下文相似性分析。傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)360被描繪在通過傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)360中的傳感器節(jié)點(diǎn)已經(jīng)傳播上下文相似性請(qǐng)求的狀態(tài)。從每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)指回發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)362的箭頭指示基于逐跳被傳回發(fā)起傳感器362的回復(fù)消息。回復(fù)消息穿過的跳點(diǎn)定義從發(fā)起回復(fù)消息的傳輸?shù)膫鞲衅鞴?jié)點(diǎn)的回復(fù)路徑。圖20示出了傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)360中的每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)生成的回復(fù)消息的回復(fù)路徑的集合368。

在圖20中示出的示例中，已經(jīng)檢測(cè)到由一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)跳躍組成的八個(gè)不同的路徑。例如，傳感器節(jié)點(diǎn)2和3具有一跳回復(fù)路徑，傳感器節(jié)點(diǎn)4和5具有兩跳回復(fù)路徑，傳感器節(jié)點(diǎn)6、7和8具有三跳躍回復(fù)路徑。發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)362從每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)根據(jù)最小距離路徑接收回復(fù)消息，并使用包含在回復(fù)消息中信息來(lái)構(gòu)建傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浠驁D。

從上下文相關(guān)的節(jié)點(diǎn)的回復(fù)路徑可以包括自身未檢測(cè)相似的上下文線索的傳感器節(jié)點(diǎn)。這表明該上下文相似性場(chǎng)具有間隙，即，它包含空“島”。圖21示出了到發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)372的六個(gè)回復(fù)路徑370，包括具有在分析中沒有檢測(cè)上下文相似性的傳感器節(jié)點(diǎn)374的回復(fù)路徑。相應(yīng)的傳感器節(jié)點(diǎn)374繼續(xù)在一跳范圍內(nèi)發(fā)送請(qǐng)求。

圖21示出了從六個(gè)不同傳感器節(jié)點(diǎn)的六個(gè)回復(fù)路徑370的示例。從接收上下文相似性請(qǐng)求的每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建唯一路徑。不同的回復(fù)路徑可以具有共同的傳感器節(jié)點(diǎn)。共同的傳感器節(jié)點(diǎn)可以被用來(lái)分析上下文相似性場(chǎng)，因?yàn)樗鼈兲峁╆P(guān)于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞男畔?。例如，在圖21中，在回復(fù)路徑3和4的末尾處的傳感器節(jié)點(diǎn)和在回復(fù)路徑5和6的末尾處的傳感器節(jié)點(diǎn)可能彼此很接近，因?yàn)樗鼈児蚕砘貜?fù)路徑的一部分。

在從上下文相似性分析構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?，不同的回?fù)消息中的信息可被吸收。發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)接收回復(fù)消息，每個(gè)包含指示已經(jīng)執(zhí)行上下文相似性測(cè)量的傳感器節(jié)點(diǎn)鏈的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)列表和到生成回復(fù)消息的傳感器節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)的請(qǐng)求。轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)列表提供回復(fù)消息的回復(fù)路徑的指示。發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)接收各個(gè)回復(fù)路徑，其中許多可以具有共同的傳感器節(jié)點(diǎn)。發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)可以吸收來(lái)自不同的回復(fù)路徑的信息來(lái)確定上下文相關(guān)的傳感器節(jié)點(diǎn)的拓?fù)?。例如，在圖21中，發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)沿著包括傳感器節(jié)點(diǎn)2的回復(fù)路徑的傳感器節(jié)點(diǎn)5接收回復(fù)消息。在圖21中，發(fā)起傳感器還沿著也包括傳感器節(jié)點(diǎn)2的回復(fù)路徑的傳感器節(jié)點(diǎn)6接收回復(fù)消息。來(lái)自針對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)3和傳感器節(jié)點(diǎn)4的回復(fù)路徑的信息可以被吸收，允許發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)將回復(fù)路徑視為被組合用于傳感器節(jié)點(diǎn)5和6，如圖21中所示。當(dāng)發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)接收回復(fù)消息時(shí)，可以檢測(cè)到共同路徑并被用于持續(xù)更新網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。例如，圖22示出了使用發(fā)起節(jié)點(diǎn)正接收的回復(fù)消息構(gòu)建的到發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)唯一回復(fù)路徑(如參考圖19所述的)。當(dāng)回復(fù)消息包含關(guān)于最近的鄰居的信息時(shí)，回復(fù)路徑可以被連接在一起。最后，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢员粯?gòu)建。例如，參考圖22，發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)380沿著第一回復(fù)路徑382和沿著第二回復(fù)路徑384接收回復(fù)消息。發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)380可以確定回復(fù)路徑382和384有共同的傳感器節(jié)點(diǎn)?？梢灾匦屡渲没貜?fù)路徑380和382，顯示到共同傳感器節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)連接，以生成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?86。

如上所述，給定傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的上下文相似性場(chǎng)用新進(jìn)來(lái)的回復(fù)消息持續(xù)演進(jìn)。無(wú)論新回復(fù)消息何時(shí)到達(dá)發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)380，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?86都可被迭代。每個(gè)唯一回復(fù)路徑保持變得更長(zhǎng)，新回復(fù)路徑被連接到網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?86，以及網(wǎng)絡(luò)和上下文相似性場(chǎng)的整個(gè)圖片變得更精細(xì)。發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)具有傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的持續(xù)最新的圖。發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)因此可以隨時(shí)報(bào)告?zhèn)鞲衅鞴?jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)。

如果該網(wǎng)絡(luò)中的傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)量不是已知的，沒有絕對(duì)正確的閾值或時(shí)間限制，在此之后，發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)可以安全地推斷上下文相似性分析完成并且覆蓋整個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)?？墒褂枚喾N方法來(lái)對(duì)分析做出結(jié)論并獲得傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)上下文相似性場(chǎng)的圖片。

在一個(gè)示例中，當(dāng)傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量是已知的時(shí)，當(dāng)從每個(gè)已知傳感器節(jié)點(diǎn)接收到回復(fù)消息時(shí)，用于上下文相似性場(chǎng)搜索的基于寬度優(yōu)先搜索(BFS)的方式完成。也就是說，在回復(fù)消息的數(shù)量等于傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)量時(shí)該搜索完成。圖23是示出根據(jù)時(shí)間的接收回復(fù)消息數(shù)量的示意曲線圖。當(dāng)距離發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)的距離在大傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)增加時(shí)，回復(fù)消息花費(fèi)更多時(shí)間到達(dá)。過來(lái)的回復(fù)消息之間的時(shí)間差也增加。因此，回復(fù)消息的數(shù)量漸近地接近傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)量。

如果傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量是未知的，并且如果傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)包括非常大量的傳感器節(jié)點(diǎn)，則發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)不具有針對(duì)回復(fù)消息數(shù)量的任何固定閾值。在這樣的實(shí)施方式中，當(dāng)該搜索已經(jīng)傳播足夠長(zhǎng)時(shí)可以認(rèn)為該分析完成。發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)可以通過限定轉(zhuǎn)發(fā)請(qǐng)求的最大數(shù)跳點(diǎn)來(lái)設(shè)置該搜索的最大范圍。

發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)可以對(duì)連續(xù)到來(lái)的回復(fù)消息建立過沖周期。當(dāng)圖23中的曲線足夠平坦(例如，到來(lái)的回復(fù)消息的速率落入閾值以下)，認(rèn)為上下文相似性場(chǎng)分析完成且最終結(jié)果可以被報(bào)告給上下文服務(wù)器?？梢曰诰W(wǎng)絡(luò)的總傳輸能力來(lái)確定過沖周期。

在一些實(shí)施方式中，當(dāng)?shù)絹?lái)的回復(fù)消息在預(yù)定時(shí)間段僅包含“無(wú)相似性”結(jié)果時(shí)，認(rèn)為上下文相似性場(chǎng)分析完成。如果在調(diào)查下的上下文相似性場(chǎng)具有有限極限，則報(bào)告“無(wú)相似性”的回復(fù)消息的數(shù)量隨時(shí)間增加，如圖24的示意性曲線所示。

上下文相似性場(chǎng)分析開始，發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)可以圍繞該發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)在所有方向上延伸。隨著分析被傳播，傳感器節(jié)點(diǎn)可以從多于一個(gè)的傳感器節(jié)點(diǎn)接收上下文相似性請(qǐng)求。例如，圖17中下一個(gè)鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)286從第一鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)284接收上下文相似性請(qǐng)求294。下一個(gè)鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)286還可以基于從傳感器節(jié)點(diǎn)295接收的上下文相似性請(qǐng)求從傳感器節(jié)點(diǎn)296接收上下文相似性請(qǐng)求，該傳感器節(jié)點(diǎn)295是發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)282的一跳鄰居。當(dāng)下一個(gè)鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)286從傳感器節(jié)點(diǎn)296接收上下文相似性請(qǐng)求時(shí)，下一個(gè)鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)286可以從轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)列表確定回到發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)282的跳躍數(shù)大于與從鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)284接收的上下文相似性消息294相關(guān)聯(lián)的跳躍數(shù)。下一個(gè)鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)286僅需要提供單個(gè)上下文相似性確定。下一個(gè)鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)286僅需要生成針對(duì)兩個(gè)上下文相似性請(qǐng)求中的一個(gè)的回復(fù)消息。在這個(gè)示例中，下一個(gè)鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)286可以選擇生成針對(duì)從鄰近傳感器節(jié)點(diǎn)284接收的上下文相似性請(qǐng)求的回復(fù)消息，因?yàn)橛糜谠撜?qǐng)求的回復(fù)路徑比用于來(lái)自傳感器節(jié)點(diǎn)296的請(qǐng)求的回復(fù)路徑要短。

在示例性實(shí)施方式中，至發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)的回復(fù)消息中的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)列表可以用于分析傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)大小。例如，當(dāng)發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)已經(jīng)從被列為鄰近節(jié)點(diǎn)的每一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)接收到回復(fù)消息時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)被覆蓋。此時(shí)，每個(gè)可訪問傳感器節(jié)點(diǎn)被覆蓋且認(rèn)為上下文相似性場(chǎng)搜索完成。

搜索結(jié)果隨著每一個(gè)到來(lái)的消息而改善。每個(gè)新到來(lái)的回復(fù)消息添加來(lái)自逐漸進(jìn)一步遠(yuǎn)離發(fā)起傳感器節(jié)點(diǎn)的位置的新信息。除了較早結(jié)果，回復(fù)消息還添加另一層。上下文相似性場(chǎng)分析的整個(gè)圖片在每個(gè)方向是逐步擴(kuò)展的。因此諸如上下文服務(wù)320(圖19中)的上下文服務(wù)器可以對(duì)該分析作出結(jié)論。上下文服務(wù)器可以在某些時(shí)刻分析發(fā)起節(jié)點(diǎn)提供的結(jié)果。當(dāng)上下文服務(wù)器推斷被分析的上下文相似性場(chǎng)被覆蓋和/或場(chǎng)的邊緣在整體圖中是可見的時(shí)，可以停止該分析。

IV.傳感器節(jié)點(diǎn)故障檢測(cè)和上下文有效性驗(yàn)證

由監(jiān)視環(huán)境的連接的設(shè)備構(gòu)成的傳感器網(wǎng)絡(luò)和機(jī)器到機(jī)器(M2M)服務(wù)可以包括具有兩個(gè)或更多個(gè)傳感器的預(yù)定義集合的傳感器節(jié)點(diǎn)。在示例實(shí)施方式中，傳感器節(jié)點(diǎn)正在與其他傳感器節(jié)點(diǎn)相同的位置捕獲至少一個(gè)主和一個(gè)次形態(tài)。相同環(huán)境中的傳感器節(jié)點(diǎn)捕獲相同的內(nèi)容，且因此檢測(cè)相同事件。關(guān)于應(yīng)用相同形態(tài)的傳感器檢測(cè)到的同時(shí)事件的信息可以用于確定同時(shí)操作、共位和共享內(nèi)容存在。

在示例性實(shí)施方式中，使用一組魯棒且可靠的次傳感器獲取次形態(tài)。次傳感器可以主要用于使用上述的共位估計(jì)的示例實(shí)施進(jìn)行共位估計(jì)。當(dāng)一組傳感器節(jié)點(diǎn)基于次傳感器讀數(shù)被分類為共位的傳感器節(jié)點(diǎn)時(shí)，相應(yīng)的主傳感器數(shù)據(jù)可以使用上下文共位估計(jì)以類似方式被分析并比較。當(dāng)主傳感器也被分類為共位的時(shí)，即檢測(cè)相同事件，它們被認(rèn)為是正確工作。與次分類相比的任何偏差揭示傳感器可靠性有問題和可能傳感器故障。

如圖25中所示，傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)400包括四個(gè)上下文相關(guān)的傳感器節(jié)點(diǎn)404的第一子集(標(biāo)有點(diǎn)區(qū)域)。這樣，上下文相關(guān)的傳感器節(jié)點(diǎn)404能夠使用傳感器節(jié)點(diǎn)404上的次傳感器監(jiān)視共同形態(tài)事件x₁(t)。四個(gè)上下文相關(guān)的傳感器節(jié)點(diǎn)404被期望能夠用主傳感器檢測(cè)第二事件x₂(t)。圖25中的示例示出四個(gè)上下文相關(guān)的傳感器節(jié)點(diǎn)404中的僅三個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)402(用交叉線陰影標(biāo)記的)能夠檢測(cè)到事件x₂(t)。沒有檢測(cè)到事件x₂(t)的傳感器節(jié)點(diǎn)410被認(rèn)為可能有故障的傳感器。

圖26是示出用于檢測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)中的故障傳感器節(jié)點(diǎn)的方法420的示例的操作的流程圖。可以針對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)(例如圖25中的傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)400)執(zhí)行圖26中的方法420，該網(wǎng)絡(luò)包括具有至少第一形態(tài)的第一傳感器和第二形態(tài)的第二傳感器的傳感器節(jié)點(diǎn)。在步驟422，基于來(lái)自多個(gè)第一形態(tài)的第一傳感器的傳感器讀數(shù)識(shí)別第一概念上相似的節(jié)點(diǎn)集合。步驟422中的該識(shí)別可以通過確定多個(gè)第一形態(tài)的第一傳感器是否檢測(cè)到共同事件(例如圖25中的事件x₁(t))來(lái)執(zhí)行。第一概念上相似的節(jié)點(diǎn)集合的示例是圖25中示出的概念上相關(guān)的傳感器節(jié)點(diǎn)402。在步驟424，基于來(lái)自多個(gè)第二形態(tài)的第二傳感器的傳感器讀數(shù)識(shí)別第二概念上相似的節(jié)點(diǎn)集合。步驟424中的該識(shí)別可以通過確定多個(gè)第二形態(tài)的第二傳感器是否檢測(cè)到不同的共同事件(例如圖25中的事件x₂(t))來(lái)執(zhí)行。第二概念上相似的節(jié)點(diǎn)集合的示例是圖25中所示的檢測(cè)到第二物理事件x₂(t)的三個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)404。在步驟426，第一概念上相似的節(jié)點(diǎn)集合中的傳感器節(jié)點(diǎn)與第二概念上相似的節(jié)點(diǎn)集合中的傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行比較。在步驟428，如果第一傳感器節(jié)點(diǎn)存在于第一概念上相似的節(jié)點(diǎn)集合但是不存在第二概念上相似的節(jié)點(diǎn)集合，則第一傳感器節(jié)點(diǎn)(例如圖25中的傳感器節(jié)點(diǎn)410)被去激活。第一傳感器節(jié)點(diǎn)被認(rèn)為故障。在一個(gè)示例實(shí)施方式中，響應(yīng)于確定第一傳感器節(jié)點(diǎn)存在于第一概念上相似的節(jié)點(diǎn)集合但是不存在于第二概念上相似的節(jié)點(diǎn)集合，生成關(guān)于第一傳感器節(jié)點(diǎn)的可能故障情況的報(bào)警。

注意的是，圖26中的方法420中的該識(shí)別步驟422和424使用上述參考圖2-10描述的稀疏感測(cè)方法來(lái)執(zhí)行，以確定共同事件的檢測(cè)。如上所述，在處理和比較子采樣稀疏域事件的計(jì)算負(fù)擔(dān)可以被放到可以在服務(wù)器、M2M網(wǎng)關(guān)或具有大量計(jì)算資源的其他組件上操作的傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器。

使用次形態(tài)的上下文相似性估計(jì)還可以用于在比較檢測(cè)到的上下文事件的時(shí)間差時(shí)對(duì)準(zhǔn)傳感器節(jié)點(diǎn)內(nèi)部定時(shí)。共位的傳感器節(jié)點(diǎn)的集合被請(qǐng)求監(jiān)視主形態(tài)，并因此檢查相應(yīng)傳感器的情況。當(dāng)主形態(tài)也是共位時(shí)，相應(yīng)的傳感器被認(rèn)為有效并可靠。不與其他節(jié)點(diǎn)共位的節(jié)點(diǎn)可以被確定為有傳感器故障。

在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)包括多個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)，每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)具有至少粗略傳感器、精細(xì)傳感器、處理器、非暫態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)。該存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)指令，該指令在處理器上執(zhí)行時(shí)，可操作用于執(zhí)行所述方法，包括：(i)操作傳感器節(jié)點(diǎn)以從粗略傳感器獲得各自的粗略環(huán)境測(cè)量以及從精細(xì)傳感器獲得各自的精細(xì)環(huán)境測(cè)量；(ii)基于粗略環(huán)境測(cè)量，識(shí)別檢測(cè)第一共同上下文的第一組傳感器節(jié)點(diǎn)；(iii)基于精細(xì)環(huán)境測(cè)量，識(shí)別檢測(cè)第二共同上下文的第二組傳感器節(jié)點(diǎn)；(iv)確定在第一組和第二組之間是否存在大的重疊；(v)響應(yīng)于確定在第一組和第二組之間存在大量的重疊，確定是否有任意傳感器節(jié)點(diǎn)在第一組中但是不在第二組中；和(vi)響應(yīng)于確定存在傳感器節(jié)點(diǎn)在第一組中但是不在第二組中，將該傳感器節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為可能有故障。

根據(jù)進(jìn)一步實(shí)施方式，傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)由具有用于檢測(cè)共位的一個(gè)或多個(gè)特殊專用共同上下文傳感器的傳感器節(jié)點(diǎn)組成。這些共同上下文傳感器可以針對(duì)其魯棒性和可靠性被選擇，以提供正確的共位檢測(cè)。專用共同上下文傳感器首先被用來(lái)選擇傳感器節(jié)點(diǎn)的相關(guān)組，之后，使用該相關(guān)組的高復(fù)雜度、高靈敏度、高采樣速率的主傳感器。在一些實(shí)施方式中，上下文事件的時(shí)間差分析進(jìn)一步被用于傳感器節(jié)點(diǎn)的內(nèi)部時(shí)鐘的同步。

然后使用相似壓縮感測(cè)方法來(lái)檢查高靈敏度主傳感器的有效性。在這種情況中，僅有限集合的數(shù)據(jù)系數(shù)被用于表示內(nèi)容和檢測(cè)的事件。該方法還被用于傳感器節(jié)點(diǎn)的精密的同步。

還可以使用與實(shí)際感測(cè)任務(wù)和傳感器有效性驗(yàn)證相同的傳感器形態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)共同上下文檢測(cè)和傳感器節(jié)點(diǎn)分組。在這種情況中，使用例如來(lái)自實(shí)際高靈敏度傳感器的帶通濾波的、下采樣的和有限動(dòng)態(tài)范圍的信號(hào)來(lái)進(jìn)行共同上下文分析。降低的動(dòng)態(tài)信號(hào)更魯棒，因?yàn)闇y(cè)量噪聲降低，其可以被對(duì)待如同其是來(lái)自分開的低端傳感器的信號(hào)。

時(shí)間對(duì)準(zhǔn)和同步信息在來(lái)自魯棒傳感器的次傳感器信號(hào)的共位檢查中可用。該信息用于對(duì)準(zhǔn)更高采樣率和高數(shù)據(jù)率的主信號(hào)。該對(duì)準(zhǔn)啟用更短的分析窗口，其降低數(shù)據(jù)存儲(chǔ)計(jì)算需求。此外，在對(duì)準(zhǔn)之后的任意剩余時(shí)間不匹配揭示可能傳感器故障。

本公開的相控傳感器有效性驗(yàn)證方法也適用于監(jiān)視任何過程控制活動(dòng)的影響。首先，使用至少一個(gè)傳感器來(lái)測(cè)量該過程控制動(dòng)作(輸入信號(hào))。使用給定的共同上下文方法分組能夠檢測(cè)相應(yīng)活動(dòng)(輸入)的傳感器節(jié)點(diǎn)。然后使用所選傳感器節(jié)點(diǎn)組內(nèi)的至少一個(gè)另外的傳感器來(lái)監(jiān)視控制動(dòng)作的實(shí)際響應(yīng)(過程輸出)。

圖27示出了可以在傳感器節(jié)點(diǎn)僅具有高采樣率的高靈敏度傳感器時(shí)被實(shí)現(xiàn)的實(shí)施方式。為了檢查傳感器網(wǎng)絡(luò)的單個(gè)節(jié)點(diǎn)是否處于工作狀態(tài)且沒有例如引入高測(cè)量噪聲，可以進(jìn)行以下分析。

首先使用傳感器430捕獲測(cè)量信號(hào)。該信號(hào)首先被轉(zhuǎn)發(fā)到帶通濾波和子采樣以降低該信號(hào)的動(dòng)態(tài)特性，且還抑制傳感器的測(cè)量噪聲(在步驟432中)。當(dāng)在432中可能的高頻噪聲以及該信號(hào)的精細(xì)結(jié)構(gòu)被濾出時(shí)，該信號(hào)更加魯棒。步驟432中的過程還降低在判定框434中傳感器節(jié)點(diǎn)的上下文共位估計(jì)的復(fù)雜性。針對(duì)來(lái)自判定框434中的其他傳感器節(jié)點(diǎn)的結(jié)果比較檢測(cè)到的上下文事件使得傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)⑾嚓P(guān)的節(jié)點(diǎn)分類到相同的子組中。此時(shí)，沒有檢測(cè)到相同事件的節(jié)點(diǎn)被丟棄(在步驟436)。

當(dāng)在判定框434傳感器節(jié)點(diǎn)被分類為所述子組的成員時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)430生成的高采樣率、未處理的傳感器信號(hào)被應(yīng)用用于上下文相似性分析(在判定框438)。此時(shí)，該分析還可以包括上下文相似性分析以及針對(duì)相同組中的其他節(jié)點(diǎn)的信號(hào)噪聲水平比較。雖然該分析更復(fù)雜，但是傳感器節(jié)點(diǎn)有效性驗(yàn)證的總體復(fù)雜性降低，因?yàn)樵谂卸?38中的高采樣率分析在網(wǎng)絡(luò)的傳感器節(jié)點(diǎn)的子集上進(jìn)行。

如果判定框438揭示子組的節(jié)點(diǎn)間的上下文相似性，則針對(duì)實(shí)際感測(cè)任務(wù)傳感器節(jié)點(diǎn)被分類為有效(在步驟440)。如果傳感器節(jié)點(diǎn)的一個(gè)或多個(gè)不與其他匹配，則相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)被分類為故障(在步驟442)。

圖28示出了提取同步信息的方法。相同的過程可以用于第一級(jí)共位估計(jì)以及高端傳感器的有效性驗(yàn)證。首先重構(gòu)壓縮域信號(hào)，之后要被比較的稀疏事件被轉(zhuǎn)發(fā)給相關(guān)搜索算法(在步驟450)?；跉w一化互相關(guān)以及表示最大相關(guān)值的延遲，相關(guān)的輸出是可靠性的估計(jì)。在步驟452，歸一化相關(guān)等級(jí)可以具有預(yù)定義閾值，其提供有效傳感器的判定。另一方面，延遲表示時(shí)間偏差和傳感器節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)相比可能不匹配。延遲然后可以被應(yīng)用于用于同步高端傳感器輸出信號(hào)。如果相關(guān)低于預(yù)定義閾值，則不需要同步該傳感器，因?yàn)槠浔环诸悶獒槍?duì)任務(wù)是無(wú)效的或故障的。

當(dāng)使用次傳感器信號(hào)分析傳感器節(jié)點(diǎn)的共位和上下文相似性時(shí)，在步驟454提取同步信息。上下文相似性檢查提供兩種結(jié)果：1)總體相似性和2)傳感器讀數(shù)的時(shí)間對(duì)準(zhǔn)不匹配。定時(shí)不匹配可以有兩種原因：1)傳感器具有沒有對(duì)準(zhǔn)的內(nèi)部時(shí)鐘，或2)檢測(cè)的事件在環(huán)境中移動(dòng)。

圖29示出了時(shí)間對(duì)準(zhǔn)過程。首先基于在判定框462執(zhí)行的上下文共位來(lái)分組傳感器節(jié)點(diǎn)460。此時(shí)，次傳感器或次傳感器信號(hào)用于檢測(cè)主信號(hào)。在步驟464，從進(jìn)一步分析中丟棄不與該組匹配的傳感器。在判定框462的相似性分析的結(jié)果是時(shí)間對(duì)準(zhǔn)信息。在步驟466，該信息用于對(duì)準(zhǔn)傳感器節(jié)點(diǎn)460生成的高采樣率和高數(shù)據(jù)率主傳感器信號(hào)。時(shí)間對(duì)準(zhǔn)可以使得主信號(hào)的相似性分析被改進(jìn)。例如，當(dāng)信號(hào)對(duì)準(zhǔn)時(shí)，分析窗口可以明顯更短，在上下文相似性分析(在判定框468)中節(jié)省數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和計(jì)算資源。此外，在在步驟466的同步之后，任意未對(duì)準(zhǔn)的信號(hào)在分析中不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤。還應(yīng)當(dāng)注意主和次信號(hào)的不對(duì)準(zhǔn)也是傳感器故障的可能征兆。因此，在分析判定框468的任何未對(duì)準(zhǔn)或低相關(guān)使得傳感器被分類為故障(在步驟470)。如果信號(hào)被認(rèn)為足夠相似，則驗(yàn)證(validate)傳感器有效(在步驟472)。

可以不用稀疏傳感器信號(hào)和壓縮采樣方法來(lái)實(shí)現(xiàn)示例性實(shí)施方式。在小范圍網(wǎng)絡(luò)中，該上下文相似性分析以及該傳感器節(jié)點(diǎn)的共位可以不用稀疏表示和壓縮采樣而被進(jìn)行?？梢誀奚是冶苊庠诖缶W(wǎng)絡(luò)中使用分組和任務(wù)分配，尤其是有限的數(shù)據(jù)傳輸能力的情況下。當(dāng)驗(yàn)證主形態(tài)的實(shí)際測(cè)量時(shí)這同樣適用于傳感器有效性驗(yàn)證。使用例如PCA方法是可能的，但是需要多得多的數(shù)據(jù)以及針對(duì)每個(gè)操作點(diǎn)的訓(xùn)練過程。

除了現(xiàn)有的傳輸和信令機(jī)制以外還可以建立所提出的方法。不需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)兼容性或協(xié)議建立任何新的要求。

V.傳感器和控制節(jié)點(diǎn)架構(gòu)

本文描述的方法可以由模塊執(zhí)行，其執(zhí)行(即進(jìn)行、執(zhí)行等)本文所述的各種功能。如本申請(qǐng)中使用的模塊可包括相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員認(rèn)為適合用于給定實(shí)施的硬件(例如，一個(gè)或多個(gè)處理器、一個(gè)或多個(gè)微處理器、一個(gè)或多個(gè)微控制器、一個(gè)或多個(gè)微芯片、一個(gè)或多個(gè)專用集成電路(ASIC)、一個(gè)或多個(gè)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)、一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器設(shè)備)。每個(gè)所述模塊還可以包括指令，可執(zhí)行用于執(zhí)行如通過各自模塊執(zhí)行所描述的一個(gè)或多個(gè)功能，且注意這些指令可以采用或包括硬件(即硬線)指令、固件指令、軟件指令等的形式，且可以被存儲(chǔ)在任意合適的非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，例如通常稱為RAM、ROM等。

在一些實(shí)施方式中，本文所述的傳感器節(jié)點(diǎn)和控制傳感器節(jié)點(diǎn)可以被實(shí)現(xiàn)在無(wú)線發(fā)射接收單元(WTRU)中，例如圖30中示出的WTRU 502。如圖30所示，該WTRU 502可以包括處理器518、收發(fā)信機(jī)520、發(fā)射/接收元件522、第一傳感器524、第二傳感器526、不可移除存儲(chǔ)器530、可移除存儲(chǔ)器532以及電源534。可以理解，該WTRU 502可以包括上述元件的任意子組合，而保持與實(shí)施方式一致。該WTRU 502可以與其它傳感器節(jié)點(diǎn)或其它數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)組件通信，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)組件是例如但不限于服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)(例如M2M網(wǎng)關(guān))、基站收發(fā)信臺(tái)(BTS)、節(jié)點(diǎn)B、站點(diǎn)控制器、接入點(diǎn)(AP)、家庭節(jié)點(diǎn)B、演進(jìn)型家庭節(jié)點(diǎn)B(e節(jié)點(diǎn)B)、家庭演進(jìn)型節(jié)點(diǎn)B(HeNB)、家庭演進(jìn)型節(jié)點(diǎn)B網(wǎng)關(guān)以及代理節(jié)點(diǎn)，等等。

處理器518可以是通用處理器、專用處理器、常規(guī)處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、多個(gè)微處理器，與DSP核相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)微處理器、控制器、微控制器、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)電路、任何其他類型的集成電路(IC)、狀態(tài)機(jī)等等。處理器518可執(zhí)行信號(hào)編碼、數(shù)據(jù)處理、功率控制、輸入/輸出處理和/或使得WTRU 502能夠在無(wú)線環(huán)境中操作的任何其它功能。處理器518可以被耦合到收發(fā)信機(jī)520，其可耦合到發(fā)射/接收元件522。雖然圖30將處理器518和收發(fā)信機(jī)520描繪成分開的組件，但是可以理解，處理器518和收發(fā)信機(jī)520可以被一起集成在電子封裝或芯片中。

發(fā)射/接收元件522可以被配置成經(jīng)由空中接口515來(lái)發(fā)射或接收去往或來(lái)自節(jié)點(diǎn)的信號(hào)。例如，在一個(gè)實(shí)施方式中，發(fā)射/接收元件522可以是被配置成發(fā)射和/或接收RF信號(hào)的天線。在另一個(gè)實(shí)施方式中，作為示例，發(fā)射/接收元件522可以是被配置成發(fā)射和/或接收IR、UV或可見光信號(hào)的放射器/檢測(cè)器。在再一個(gè)實(shí)施方式中，發(fā)射/接收元件522可以被配置成發(fā)射和接收RF和光信號(hào)。應(yīng)該了解的是，發(fā)射/接收元件522可以被配置成發(fā)射和/或接收無(wú)線信號(hào)的任何組合。

此外，雖然在圖30中將發(fā)射/接收元件522描述成是單個(gè)元件，但是WTRU 502可以包括任何數(shù)量的發(fā)射/接收元件522。更具體地說，WTRU 502可以使用MIMO技術(shù)。因此，在一個(gè)實(shí)施方式中，WTRU 502可以包括兩個(gè)或多個(gè)經(jīng)由空中接口515來(lái)發(fā)射和接收無(wú)線電信號(hào)的發(fā)射/接收元件522(例如多個(gè)天線)。

收發(fā)信機(jī)520可以被配置成對(duì)發(fā)射/接收元件522將要發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，以及對(duì)發(fā)射/接收元件522接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。如上所述，WTRU 502可以具有多模能力。因此，收發(fā)信機(jī)520可以包括允許WTRU 502借助諸如UTRA和IEEE 802.11之類的多種RAT來(lái)進(jìn)行通信的多個(gè)收發(fā)信機(jī)。

處理器518可以從任何適當(dāng)?shù)拇鎯?chǔ)器、例如不可移除存儲(chǔ)器530和/或可移除存儲(chǔ)器532中訪問信息，以及將信息存入這些存儲(chǔ)器。所述不可移除存儲(chǔ)器530可以包括隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、硬盤或是其他任何類型的記憶存儲(chǔ)設(shè)備?？梢瞥鎯?chǔ)器532可以包括訂戶身份模塊(SIM)卡、記憶棒、安全數(shù)字(SD)記憶卡等等。在其他實(shí)施方式中，處理器518可以從那些并非物理上位于WTRU 502的存儲(chǔ)器訪問信息，以及將數(shù)據(jù)存入這些存儲(chǔ)器，其中舉例來(lái)說，所述存儲(chǔ)器可以位于服務(wù)器或家庭計(jì)算機(jī)(未顯示)。不可移除存儲(chǔ)器530或可移除存儲(chǔ)器532可以存儲(chǔ)指令，該指令被執(zhí)行時(shí)執(zhí)行以上參考圖2至圖7描述的用于生成傳感器信號(hào)的稀疏表示的功能。如果WTRU 502是如上參考圖1A所述的操作為傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)管理器的控制節(jié)點(diǎn)，存儲(chǔ)器530、532可以存儲(chǔ)指令，該指令被執(zhí)行時(shí)執(zhí)行如上參考圖7至圖10描述的與重構(gòu)稀疏時(shí)域事件和執(zhí)行環(huán)境測(cè)量比較有關(guān)的功能。

處理器518可以接收來(lái)自電源534的電力，并且可以被配置成分發(fā)和/或控制用于WTRU 502中的其他組件的電力。電源534可以是為WTRU 502供電的任何適當(dāng)?shù)脑O(shè)備。舉例來(lái)說，電源534可以包括一個(gè)或多個(gè)干電池組(如鎳鎘(Ni-Cd)、鎳鋅(Ni-Zn)、鎳氫(NiMH)、鋰離子(Li-ion)等等)、太陽(yáng)能電池、燃料電池等等。

處理器518也可耦合至第一傳感器524和第二傳感器526。圖30中的示例WTRU 502包括兩個(gè)傳感器，然而，可以包括至少一個(gè)傳感器。兩個(gè)傳感器524、526可以是任何類型能夠以任何形態(tài)感測(cè)的傳感器。例如，兩個(gè)傳感器524、526可以是以下任意：

聲音傳感器(麥克風(fēng))

光傳感器(光電池)

溫度傳感器

加速計(jì)

pH水平傳感器

聲壓

應(yīng)變計(jì)

CO₂傳感器

煙霧檢測(cè)器

濕度傳感器

應(yīng)當(dāng)注意，上述列表不是要限制可以在本文描述的傳感器節(jié)點(diǎn)中使用的傳感器類型。

傳感器可以具有對(duì)應(yīng)的功能，用于處理由傳感器生成的信號(hào)。例如，可以執(zhí)行信號(hào)處理功能，以過濾麥克風(fēng)的音頻以檢測(cè)在特定頻率范圍中的聲音。在另一示例中，傳感器可以被設(shè)置模數(shù)轉(zhuǎn)換器和模擬或數(shù)字濾波器來(lái)處理傳感器信號(hào)。

雖然在上文中描述了采用特定組合的特征和元件，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，每一個(gè)特征或元件既可以單獨(dú)使用，也可以與其他特征和元件進(jìn)行任何組合。此外，這里描述的方法可以在引入計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中以供計(jì)算機(jī)或處理器運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序、軟件或固件中實(shí)施。關(guān)于計(jì)算機(jī)可讀媒體的示例包括電信號(hào)(經(jīng)由有線或無(wú)線連接傳送)以及計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。關(guān)于計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)媒體的示例包括但不局限于只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、寄存器、緩沖存儲(chǔ)器、半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備、內(nèi)部硬盤和可拆卸磁盤之類的磁介質(zhì)、磁光介質(zhì)、以及CD-ROM碟片和數(shù)字多用途碟片(DVD)之類的光介質(zhì)。與軟件關(guān)聯(lián)的處理器可以用于實(shí)施在WTRU、UE、終端、基站、RNC或任何計(jì)算機(jī)主機(jī)中使用的射頻收發(fā)信機(jī)。

雖然在上文中描述了采用特定組合的特征和元件，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，每一個(gè)特征或元件既可以單獨(dú)使用，也可以與其他特征和元件進(jìn)行任何組合。此外，這里描述的方法可以在引入計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中以供計(jì)算機(jī)或處理器運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序、軟件或固件中實(shí)施。關(guān)于計(jì)算機(jī)可讀媒體的示例包括電信號(hào)(經(jīng)由有線或無(wú)線連接傳送)以及計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。關(guān)于計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)媒體的示例包括但不局限于只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、寄存器、緩沖存儲(chǔ)器、半導(dǎo)體存儲(chǔ)設(shè)備、內(nèi)部硬盤和可拆卸磁盤之類的磁介質(zhì)、磁光介質(zhì)、以及CD-ROM碟片和數(shù)字多用途碟片(DVD)之類的光介質(zhì)。與軟件關(guān)聯(lián)的處理器可以用于實(shí)施在WTRU、UE、終端、基站、RNC或任何計(jì)算機(jī)主機(jī)中使用的射頻收發(fā)信機(jī)。